基于加加速度的地震模拟振动台控制技术（特约稿）

地震模拟振动台试验是工程结构地震反应模拟和抗震性能观测的直接有效的手段,但由于电液伺服地震模拟振动台系统具有复杂的非线性,当伺服阀90°相移频率与系统油柱共振频率比较接近时,伺服阀特性对振动台系统特性有较大影响,严重影响系统的有效频带范围。现有的电液伺服地震模拟振动台系统的有效频带多为0.4～50 Hz,不足以满足大比例缩尺结构抗震试验的需求。为减小现有电液伺服地震模拟振动台系统的伺服阀特性对系统性能的影响和拓宽振动台系统的有效频带,在三参量控制的基础上,将加加速度反馈信号和加加速度前馈信号引入控制环节,形成一种基于加加速度的地震模拟振动台多参量控制算法。对所提出的控制算法的控制效果进行了理论推导和系统仿真分析,揭示了加加速度反馈可降低系统油柱共振频率并减小伺服阀特性对振动台系统性能的影响,而加加速度前馈使得系统的有效频带由三参量控制下的0.35～54 Hz拓宽至0.35～64 Hz,表明所提出的基于加加速度的地震模拟振动台多参量控制算法明显改善了地震模拟振动台的控制性能。     

基于地震模拟振动台的高压断路器抗震分析

以高压断路器实物作为试验对象,根据实际地震中断路器的损害情况,选取合适的输入地震波,在地震模拟振动台上进行试验研究。通过测量断路器关键部位的加速度、位移及应变,采用时域分析和频域分析方法,研究断路器的动力特性和抗震性能,用以综合评定高压断路器的抗震性能。     

基于振动台试验的加速度积分位移

轨道不平顺是铁路车辆系统振动的主要激励源,车体构架运行姿态的变化会对轨道几何不平顺检测精度造成影响.理论上可通过位移传感器对车体构架的运行姿态进行测试,但多数情况下测量困难且精度较低,而采用加速度传感器测试,又存在各种噪声干扰,使积分位移中含有趋势项漂移误差.针对此类问题,提出了一种从加速度数据中获取位移时间序列的低频衰减频域积分方法.该方法从测量加速度积分开始,采用基于滑动平均的最小二乘法预处理方法,去除积分过程中的噪声产生的误差,还原实际由于轨道不平顺产生的振动响应.结合滑动平均方法、高通滤波器和频域积分,通过多次平滑、滤波和积分,得到重构位移信号,避免了信号的失真.该方法的主要优点是重构位移不存在长周期漂移.通过与振动台实测数据的对比分析,验证了该方法的准确性和可靠性.     

地震模拟振动台的数控软件研究

本文介绍了笔者对单向振动台地震模拟试验软件的研究开发工作;讨论了地震模拟的数控原理。指出精确再现地震波的关健是精确地获得系统传递函数。经理论分析,用迭代法多次修正驱动信号可有效地消除系统误差,但对偶然误差效果不明显。为提高地震波再现精度必须改善模控系统的稳定性和重复性。为减小非线性误差需改进台面及支承系统特性。文中给出了编制的两种地震波再现程序及应用效果。最后介绍了控制中采用的软启动方法和为满足模型相似条件的时间压缩技术。     

电液伺服地震模拟振动台模拟控制系统理论分析

本文对3m×4m单水平向,最大出力为20t的电液伺服地震模拟振动台的模拟控制系统进行了详细的理论分析.在不同载荷条件下,采用不同调节器参数对系统特性进行了计算,并且给出了最优结果.计算分析了压差反馈对系统频宽及稳定性的影响.关于本文分析的PID控制方法在地震模拟振动台上使用的理论分析计算目前还未见发表,本文的分析计算结果对地震模拟振动台的抗震实验提供了重要的理论依据.     

地震模拟振动台三状态控制的研究

采用三状态反馈控制和三状态顺馈控制可提高地震模拟振动台（振动台）系统加速度响应频宽,增强系统稳定性,应用极点配置原理设计了振动台的水平向和垂直向激振系统的三状态控制器,由于三向六自由度振动台水平的向和垂直向激振系统的参数不同,因此三状态控制器的结构和参数也不同,对水平向激振系统,由于其液压固有频率较低,采用二阶补偿改善系统的频率特性;对垂直向激振系统,由于其液压固有频率与要求的系统频宽相近,采用一     

基于FEL的液压振动台加速度幅相控制

目的针对液压振动台加速度正弦波波形复现、加速度扫频两类试验项目,利用反馈误差学习(FEL)控制策略解决传统三状态控制策略不能解决的跟踪精度低、鲁棒性差的问题.方法利用ADALINE神经网络、归一化LMS算法、结合正弦函数的特点,设计FEL控制策略中的前馈神经网络.结果对于正弦波和扫频信号参考输入,即使在阀控缸系统参数发生变化的情况下,所设计控制器仍然在幅值和相位上达到很高的跟踪精度.结论基于FEL思想设计的幅相控制器跟踪精度高,结构简单,运算量小,能满足对实时性要求很高的液压振动台控制系统的要求,也有利于基于DSPs的嵌入式实现.     

加加速度

本文给出加加速度的概念,介绍质点主要运动形式中加加速度的表式以及相对论条件下的加加速度表式,而且试图把这个论题引入物理教学中。     

地震模拟振动台反馈控制系统的速度合成方法

针对地震模拟振动台三参量反馈控制中的速度反馈环节,提出一种具有对称形式的速度合成器,该速度合成器只有2个设计参数,易于实现数字化并且满足合成精度要求.与现有模拟速度合成器相比,设计和应用更为方便实用.     

基于梯度算法的电液伺服振动台加速度谐波辨识

由于电液伺服振动台中的非线性因素,当系统作正弦加速度振动试验时,其响应信号中存在高次谐波,导致加速度信号失真。为了抑制谐波失真,准确辨识谐波信息,本文提出了基于遗忘因子梯度算法的谐波辨识方法。该方法由谐波发生器产生输入向量,将加速度响应实际值与辨识得到的加速度信号值作差,并用于构建准则函数。通过梯度算法不断更新参数向量,当准则函数取得极小值时,利用参数向量便可计算各次谐波的幅值和相位,也可直接计算得到各次谐波。实验结果表明:该谐波辨识方法具有良好的实时性和收敛性能,并具有较高的辨识精度。     

电液振动台加速度波形再现控制算法

为提高电液振动台的控制精度,在三状态控制器基础之上,提出一种加速度随机波再现实时自适应控制方法.介绍三状态控制器的作用及实现方式,利用RLS自适应滤波器实时辨识系统的逆模型,并基于自适应逆控制原理利用逆模型辨识结果对系统的输入信号进行修正,使系统的响应信号能够高精度再现参考信号.最后通过实验验证控制算法的有效性.     

地震模拟振动台台面及系统技术指标测试分析

本文是对我院3m×4m地震模拟振动台的台面参数和系统技术指标进行的测试分析。测得了台面的摇摆频率、前4阶弯曲频率及振型。系统测试中的各项指标和允许偏差均参照国内有关专家草拟的国标《液压振动台技术条件》(初稿)。测试分析结果表明各项指标满足使用的要求。     

振动台模拟高层隔震结构多维地震反应的试验

目的为高层隔震结构设计理论和规范的编制提供试验依据．方法对缩尺为1：16两向高宽比分别为2．5和5的橡胶垫隔震结构模型进行三向地震动输入振动台试验．通过输入不同大小和类型的地震波，分析观察模型上部结构和隔震支座的地震反应．结果结构在小高宽比方向基本做刚体运动，大高宽比方向在强震时变形以第一振型为主，并有高阶振型的参与；在某些工况下，隔震支座竖向进入非线性受拉屈服状态；三向地震动发生时刻接近时，隔震支座水平面内产生最大变形．结论隔震上部结构减震效果较好；需特．别注意水平两向地震波峰值接近的情况；在某些不利地震动下，隔震支座进入受拉屈服状态，此时结构是不安全的     

某钢榫结构房屋地震模拟振动台试验研究

钢榫连接的新型集成房屋榫卯节点受力复杂,很难通过理论计算和有限元软件分析来评估结构抗震性能。对苏州某公司设计、生产的一栋单层钢榫结构集成房屋进行了足尺结构地震模拟台试验,通过对试验现象的观察和试验数据的分析,证实钢榫节点强度较高,连接可靠,在地震中无损伤,整体结构具有抵抗9级及以上大地震考验的能力,可以适用于高烈度地区。     

地震模拟振动台阵系统的精细化建模与频响仿真

为解决地震模拟振动台建模中的非线性问题,采用Matlab/Simulink中的Sim Hydraulics、Sim Mechanics模块对北京工业大学地震模拟振动台九子台阵进行了精细化建模与仿真,分析了伺服阀特性、台面质量及油源压力对系统频响特性的影响,给出了振动台建设中合理的台面质量范围,得出了试验中通常应该采用的理想油源压力.研究结果表明:伺服阀频率对振动台系统频响特性的影响较大而伺服阀的阻尼比对此几乎没有影响.     

基于振动台试验的通信机柜地震易损性分析

为考察通信机柜在不同地震强度下的损伤情况,进行了36款通信机柜的振动台试验。根据规范要求采用人工合成地震动作为振动台试验输入。试验结果表明,满足检测标准的机柜有13个,不满足检测标准的有23个,其中有9个机柜在检测中发生倾倒。通信机柜产品质量参差不齐,抗震性能状况堪忧,可能为数据中心的正常运行埋下安全隐患。基于试验测得的加速度时程曲线,对机柜加速度放大效应进行了对比分析,发现不合格机柜的顶部加速度放大效应明显大于合格机柜,中部加速度放大效应基本相当。本文基于36款通信机柜的振动台试验检测结果,建立机柜的地震易损性模型,选取楼面峰值加速度为工程需求参数,以难以修复、丧失使用功能定义通信机柜的损伤状态。结果表明:在楼面峰值加速度达到1.118 1 g时,通信机柜即有50%的概率丧失使用功能。通过与已有文献中的易损性曲线研究结果对比,发现通信机柜尺寸对其地震易损性的影响较小,但与单向地震激励相比,双向地震输入下机柜更易发生破坏、丧失使用功能。     

地震模拟振动台基础深基坑支护结构内力计算有限元分析

以苏州科技大学地震模拟振动台基础深基坑的工程实例为研究背景,采用Abaqus有限元分析软件,建立了地震模拟振动台基础地下连续墙深基坑支护结构内力计算的有限元分析模型,以连续墙墙体厚度及其嵌固深度、支撑数量及位置等为设计参数,建立了9个有限元分析模型,分析、比较了不同设计参数对深基坑地下连续墙支护结构弯矩和位移的影响,得出一些结论,可为振动台深基坑设计和施工提供技术依据。     

基于ARM和DSP的地震加速度信号处理系统设计

为满足光纤传感地震加速度计对实时性、高精度以及网络化的要求,提出了基于ARM和DSP双核微处理器的嵌入式系统设计方案．对3×3耦合器输出的相位已调加速度信号进行解调、频谱分析,并提供了以太网传输控制接口．文中介绍了信号解调原理。给出了关键电路的具体设计及其输出信号的数字信号处理的软硬件实现方法．实验结果表明,该系统在处理精度和实时性方面都能达到要求,性价比高,有一定实用价值．     

基于支座加速度输入的频域地震反应分析方法

为了真实反映结构的地震荷载输入方式及在地震作用下结构的动力反应,建立了一种基于支座加速度输入的频域地震反应分析方法,研究了结构在支座加速度输入下的动力反应.根据大质量法原理在支座处附加一大质量,在频域精细传递矩阵理论基础上建立了结构的整体传递关系,输入地震加速度傅里叶谱,依据边界条件进行求解得到结构的动力反应,编制了相应的计算程序并进行了算例分析.计算结果表明,该方法正确有效,可用于结构的地震反应分析.     

基于振动台的岸桥地震跳轨行为研究

有关岸桥轮轨接触式的边界约束在仿真分析中主要采用铰接模型和摩擦接触模型,为了得到更适合岸桥地震跳轨仿真分析的模型,结合岸桥地震灾害中脱轨现场与结构特点分析,进行仿真实验和振动台-相似模型地震试验,对比分析跳轨记录,确定采用摩擦接触模型可以准确模拟岸桥轮轨边界约束。