直线式位移传感器在地震模拟振动台试验中的应用

在多向地震模拟振动台试验中,经常需要测量模型相对于基础和相对于台面以及楼层间的相对位移。直线式相对位移传感器可以应用于不安装在模型上的情况下,这样就可以直接避免试验模型在不慎被毁坏时而不使仪器毁坏。介绍了直线式相对位移传感器在地震模拟振动台试验中的应用原理,并通过实例验证了其测量结果的可靠性。     

基于机器视觉技术的振动台试验变形位移测量方法研究

在振动台试验中,结构的变形位移是试验关注的重要数据之一;将机器视觉技术运用于振动台试验的变形位移测量上,是对传感器测量法的一个补充,从另外一种渠道力争为振动台试验提供更多的数据来源;该方法首先给定振动台一个激励信号,同时对固定在振动台台面上、粘贴有人工标志的弹性结构试件进行视频采集;然后将视频分帧成一系列静态图片,对静态图片进行图像灰度化、图像增强等图像预处理并对人工标志进行识别;接下来,在识别出所有人工标志的基础上采用最小二乘椭圆拟合法进行目标定位并进行像素标定;目标点的像素位移结合像素标定系数,最终完成变形位移的测量;最后通过振动台的固定位移试验和正弦信号激励试验证明了该方法在振动台试验中的可行性。     

振动台模型试验中的相对位移测量

针对大型振动台模型试验中存在的位移测量问题,采用光学非接触测量的方法设计了一种相对位移传感器,其准确度为10μm,频率响应为0～100Hz。并在某管道跨越工程地震模拟振动台试验中与其它传感器相比对,实验验证结果表明:该传感器的主要技术指标完全满足设计要求。     

一种基于TCP/IP网络通信的边界层风洞位移测试系统

边界层风洞是指可以模拟近地大气边界层风特性的风洞,其试验结果作为建筑设计的原始输入依据,其准确程度对最后的设计有着非常重要的影响.在现有的边界层风洞试验中,涉及到模型姿态和位移测量的项目越来越多,风洞试验中的位移测量技术为各国风洞普遍采用.以湖南大学HD-2风洞位移测试系统为例,介绍了一种基于TCP/IP网络通信的位移测试系统.     

基于Matlab/Signal Constraint工具箱的电动振动台的研究

针对电动振动台系统在科学研究和其在仪器可靠性试验中的应用,设计了一种性能良好的电动振动台控制系统。首先介绍电动振动台工作原理,并在此基础上确定电动振动台的简化模型,然后采用PID算法调整控制器参数,使用 Matlab/Signal Constraint工具箱对PID控制器进行优化设计。仿真实验结果表明,设计的电动振动台系统具有良好的动态性能并且具有较小的超调量,满足性能要求,能够较好的模拟所给定的信号。     

Arduino开源平台在低成本加速度与动态位移直接测量中的应用

实时位移是结构健康监测及振动控制所需的重要参数,但固定参考点式位移计法及非接触摄录式位移测量法成本均较高,而加速度二次积分重构位移算法受积分初始条件影响导致误差可控性差。本研究利用Arduino开源微控制器平台的开放性和微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS)型加速度计的成本优势,结合内嵌式加速度重构位移Lee算法对积分初值条件的低依赖性特征,开发了一种低成本、加速度和动态位移直接测量系统,并配合内置SD卡模块实现了实时采样、数据存储功能。基于小型振动台对比实验,验证了该系统对简谐振动、地震动加速度、桥梁墩顶横向位移测量的有效性和精度。结果表明:地震动加速度激振下,该系统与成熟加速度测量系统峰值误差低于7%;实测桥梁墩顶横向位移激振下,该系统与线性可变差动变压器式相对位移计(Linear-Variable-Differential-Transformer,LVDT)最大测量误差低于10%。     

航空发动机高压涡轮转子轴向位移径向测量技术研究

为解决航空发动机高压涡轮转子轴向位移测量难题,提出了一种轴向位移径向测量的方法。通过该方法,建立了轴向位移与径向测量参数的关系模型;研制了轴向位移专用校准装置并设计了轴向位移校准方法;构建了一套耐高温轴向位移径向测量系统,该系统采用耐高温测量探头,满足航空发动机整机测试环境和结构特点的测量要求;完成了测量系统整机试验验证,在地面试验过程中进行高压涡轮转子轴向位移测量,得到轴向位移随发动机转速的变化规律。     

基于相位测量的微波位移测量方法

为满足建筑结构全天候、高精度及低成本的位移监测要求,提出了基于相位测量的微波位移测量方法。该方法以微波作为全天候测量信号,利用高精度相位测量实现高精度位移监测,并采用低成本的标准频率器件搭建位移测量系统。实验结果表明:系统位移测量精度可达0.12 mm,并验证了系统具有全天候、高精度、低成本的位移监测特性。     

摄影位移测量技术在飞机静力试验中的应用

为满足飞机静力试验中三维位移快速测量的要求,开发了大尺寸位移摄影测量分析系统;制定了完整的摄影位移测量工作流程,并在飞机结构静力试验中与拉线式电流型位移传感器进行了误差对比分析。通过理论误差分析与实验对比,大尺寸摄影位移测量分析系统不仅可以获取三维变形位移数据,而且具有更高的测量精度,多次实际使用结果表明,该系统测量性能指标满足飞机静力试验要求。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。     

基于迭代学习控制的网络协同电液振动台研究

大量的结构抗震试验需要使用单自由度振动台;将振动台纳入互联网中,可实现远程控制;振动台试验中,由于台体、构件的影响,以及作动器的非线性,传统PID控制已经达不到控制要求;提出在激励源(作动器)经典PID闭环控制的基础上,通过在台面上配置反馈通道,构建一个外部的控制闭环,组成双闭环控制系统,外部闭环控制采用离线迭代学习算法;对振动台控制系统进行了MATLAB仿真,达到了理想的控制效果;应用迭代控制理论来改造单自由度振动台控制系统,有很大的理论和实际意义。     

基于迭代学习控制的电液伺服振动台研究

振动台台面试件运动高精度跟踪模拟地震波,是模拟地震振动台试验的要求.由于电液伺服系统振动台的非线性影响,应用传统PID控制器加载地震波时,振动台台面试件上会产生较大的误差,难以得到期望的输出.在采用传统PID控制器的基础上,增加基于迭代学习控制算法的外闭环构成双闭环控制系统,可以弥补单闭环控制系统对试件上控制精度不足的问题,迭代学习算法由计算机实现简单方便,仿真结果表明该方法能够很好地消除试件上的输出误差,只要选择合适的算法参数,就能够对期望的试件运动轨迹进行精确跟踪.     

电动式振动台加速度智能跟踪控制

通过对电动式振动台的非线性特性分析,提出了一种基于模糊控制及PID 控制原理的具有反馈—前馈 结构的复合控制器．该控制器实现了对电动式振动台加速度的跟踪控制．实践结果表明：该控制器工作稳定,控制 效果理想．文中所采用的将输入变量的变化率作为控制变量来降低系统跟踪误差的方法,适用于一类输入变化较快 的跟踪控制系统．     

四随动式线加速度计动态校准装置的研制

常规振动台因输出幅值有限无法满足线加速度计高g值下的动态校准,针对该问题研制出带四随动平台的离心机。在分析了其工作原理基础上,从结构及电控两方面介绍了装置研制过程。结构方面首先介绍了装置轴系设计,其次以模拟计算出的轴系惯量值及要求转速值为设计输入进行了电机选型计算,并介绍了测角码盘的配置情况。电控方面,以稳速台为例,采用“空间矢量脉宽调制+id=0控制”方法建立系统模型,并给出调速模式仿真结果。以随动台为例,位置环设计采用复合控制方法,利用动态误差系数法由“双十指标”推算出前馈控制器参数可行域。最后通过实验对装置速率精度及平稳性指标、跟随正弦指令的幅值误差及相移指标进行了精度测试,结果表明校准装置满足项目指标要求,系统达到预期控制效果。     

基于单片机的涡轮流量检测仪设计

详细介绍了以AT89C51为核心具有RS-485通信接口的流量检测仪设计.流体经过涡轮传感器产生脉冲信号,由于信号的电位漂移现象严重,首先对脉冲信号进行整形处理,然后通过单片机对脉冲计数并转换为流量,最后送显示单元显示.检测仪的设计结构合理,运行稳定可靠,同时具有RS-485通信接口,适合应用于远程分布式应用系统的流量检测.     

MEMS矢量水听器减振结构的设计与研究

在MEMS矢量水听器现有结构的基础上,设计出一种新型减振结构,期望利用该封装结构衰减水听器工作时安装平台的振动噪声,削弱安装平台振动对水听器测量精度的影响,提高水听器的抗噪能力。结合理论分析确定减振材料并采用有限元软件进行仿真,对矢量水听器先后采用原有封装结构和减振封装结构进行封装,并通过振动台实验和驻波桶灵敏度测试。测试结果表明：该结构可有效实现对MEMS矢量水听器干扰信号的衰减,同时基本不影响水听器的接收灵敏度。     

Fast polygon scan conversion with medical applications

The algorithm presented for polygon scan conversion is very fast and can replace the standard version in any application. Special requirements from medical data sets illustrate its practicality and versatility. The polygon scan conversion problem refers to filling the interior of a region represented by one or more polygons. The polygons are represented by the coordinates of their vertices in cyclic order. This problem shows up in many areas of computer graphics. The standard approach to polygon scan conversion creates two data structures, an edge table and an active edge table (AET). The edge table contains a bucket for each scan line. Each bucket consists of a linked list containing all the edges starting on that scan line (or straddling it for the first time). Creation of the edge table is an image-space step, since it depends on the number of scan lines existing in image space (that is, on the resolution of the target display device). In this respect, it is a device-dependent step. The algorithm we develop uses only an object-space data structure instead of the edge table and is therefore less device dependent. In particular, it is suitable for both raster and vector graphics devices     

Model-based motion control for multi-axis servohydraulic shaking tables

The shaking table is an essential testing tool in the development of earthquake resistant buildings and infrastructure, so improving its performance is an important contribution to saving lives. Currently the bandwidth and accuracy of shaking tables is such that earthquake motion often cannot be replicated with the desired fidelity. A new model-based motion control method is presented for multi-axis shaking tables. The ability of this method to decouple the control axes is demonstrated. A linear parameter varying modal control approach is used – i.e. the modes of vibration of the system are controlled individually, with the modal decomposition repeated at each time step to account for parameter variations. For each mode, a partial non-linear dynamic inversion is performed in the control loop. Feedback is based on a combination of position and acceleration measurements. A command feedforward method is proposed to increase the tracking bandwidth, thus the controller has a two degree-of-freedom structure. Experimental and simulation results are presented for a large (43 t total) six degree-of-freedom shaking table. The simulation results are based on a detailed, validated model of the table. Experimental results show that the controller gives exceptional performance compared a conventional proportional controller: for example the horizontal acceleration bandwidth is six-times higher at over 100 Hz, which is also many times higher than the hydraulic resonant frequency. These results will allow a step change in earthquake simulation accuracy.