基于近完全时滞补偿方法的隐式实时混合试验方法

实时混合试验是一种新型结构抗震混合试验方法。隐式逐步积分算法虽然具有稳定性好的特点,但在实时混合试验中实施困难。文章在分析两种多自由度隐式实时混合试验方法的基础上,结合近完全时滞补偿方法,提出了一种新型隐式实时混合试验方法,并分析了该方法的性能。数值模拟表明,该方法具有较高的收敛速度和计算精度,能够同时考虑时滞补偿,能满足自由度数目较多的多自由度结构实时混合试验的要求。     

实时混合模拟逆补偿参数α的研究

时滞补偿是保证实时混合模拟试验效果的重要环节之一,其中逆补偿方法尽管简单易行,但往往存在补偿不足的问题。该文从频域角度对逆补偿的离散传递函数进行分析,证明逆补偿方法所能补偿的时滞与预测时滞和信号的频率有关,信号频率越小,补偿的结果越接近预测时滞。基于频域评价指标,对位移追踪试验进行了数值模拟和实验室测试,进一步证明逆补偿参数α与补偿的时滞存在10%左右的误差。最后,基于已有的实时混合模拟试验数据,建议当作动器时滞在10 ms~30 ms、结构频率在0.5 Hz~3 Hz时逆补偿参数α取1.1倍预测时滞;对于其他情况,应根据离散函数确定参数α的取值。     

基于实时混合试验误差累积规律的时滞影响修正方法

为减小实时混合试验中的时滞影响,通常要对数值子结构计算得到的控制指令进行在线时滞补偿。为了保障实时性,要求作动器的负载不宜过大并处于最佳的性能区间。由于大比尺实时混合试验中物理子结构负载较大,对控制系统和作动器性能都提出较高的要求。此外,目前时滞补偿算法是无法完全消除时滞影响的,也即,时滞普遍存在于实时混合试验中且无法避免。针对上述问题,基于双显式数值积分算法的误差累积规律,该文提出了一种可以在试验后对试验结果进行修正以消除时滞不利效应的方法。分析了时滞对于实时混合试验结果的影响,对较大时滞情况下,尽管系统稳定,但可能得到“错误”的试验结果;通过理论推导,证明提出方法的合理性和适用性;通过4种实时混合试验工况的模拟,验证物理子结构分别为线性刚度、线性阻尼、非线性刚度及非线性阻尼构件的时滞修正效果。结果表明:所提出的方法可以显著降低时滞对于试验结果的影响;该方法对试验中时滞补偿效果不理想的情况,可以对位移、速度和加速度结果进行修正。     

土结构动力相互作用的实时耦联动力试验的时滞稳定性

针对土-结构动力相互作用的实时耦联动力试验(SSI-RTDHT),以单自由度上部结构体系为例,建立了考虑振动台时滞及其补偿的数学模型;然后采用基于Padé 展开逼近时滞项的根轨迹方法研究其稳定性;最后利用数值仿真验证了理论分析得出的稳定条件.研究结果表明:时滞明显地改变了系统固有模态的动力特性,并使得SSI-RTDHT 成为一个条件稳定系统;稳定性随时滞和上部结构频率的增大而降低,随地基特征频率的增大而提高;上部结构阻尼比对稳定性影响不大.三阶多项式补偿会明显降低试验体系的稳定性,但可以改善固有模态的性能.     

多自由度实时子结构试验系统稳定性分析方法

实时子结构试验将数值模拟和物理试验相结合,充分发挥各自优点,为工程结构研究提供了一种新的试验手段。系统稳定性是保证实时子结构试验成功实现的前提,但现有研究成果主要针对单自由度结构,多自由度系统稳定性评价方法所需参数相对复杂、稳定性指标物理意义不够明确。该文结合振型叠加法和增益裕度概念发展了多自由度稳定性分析方法,通过试验验证了该方法的有效性。同时运用该方法就时滞补偿下实时子结构试验系统稳定性进行了评估,并阐述了时滞补偿对实时子结构试验系统稳定性的影响机理。研究结果表明该方法能准确评价多自由度子结构试验系统稳定性,时滞补偿对子结构稳定性可能产生有利也可能产生不利影响。     

磁流变阻尼器的自适应时滞补偿实时混合试验

时滞及补偿问题是实时混合试验的核心问题。在磁流变阻尼器的实时混合试验系统中,磁流变阻尼器的强非线性导致加载系统时滞波动,适用于定时滞系统的常规时滞补偿方法的补偿效果不够理想。针对此类问题,采用基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法开展实时混合试验。阐述了该方法的原理,并通过磁流变阻尼器实时混合试验的数值模拟及真实试验验证了方法的有效性。     

基于时滞追踪的实时混合试验自适应补偿方法

实时子结构试验方法因其高效、适用面广,近20年来受到结构试验领域的重视。虽然近年来硬件技术有所提升,但仍受到一些限制,例如,作动器加载时运动机构和控制回路存在时滞,导致无法准确地施加位移。故实时子结构试验中,如何消除时滞影响成为试验成功与否的关键所在。为了减小和消除实时子结构试验中时滞的不利效应,该文首先根据液压伺服作动系统和Simulink建立了实时子结构试验平台,而后提出了基于时滞追踪的自适应补偿方法,最后采用数值仿真和子结构加载试验进行了验证和参数分析。结果表明:该算法可根据作动系统负载不同对时滞实时自适应地补偿,从而避免迭代试验。该方法不改变原控制器固有算法,也无需对系统时滞参量进行预判定或系统辨识,只需将提出的自适应补偿算法串联接入到系统之中即可,实用性、鲁棒性好。算法对非线性系统导致的时变时滞效应也有理想的补偿效果,通过一个铝合金梁的弯曲测试说明了该算法的正确性,可推广应用于结构实时仿真试验。     

防屈曲支撑的实时能量守恒子结构试验

为了提高子结构试验技术对非线性结构的稳定性,把无条件稳定的能量守恒逐步积分方法实施于子结构试验中,提出基于该逐步积分方法的子结构试验方法(以下简称能量守恒子结构试验方法)。采用等效力控制方法求解隐式差分方程。为解决实时能量守恒子结构试验时滞问题,利用三阶外插补偿原理给出时滞补偿时的等效力命令计算公式。实现了非线性防屈曲支撑试件的实时能量守恒子结构试验,试验结果证明了提出的试验方法对非线性结构具有可行性,等效力控制方法解决非线性隐式方程迭代问题是有效的,同时说明应用三阶外插补偿原理进行等效力命令时滞补偿具有很好的补偿效果。     

实时混合试验的自适应时滞补偿方法EI北大核心CSCD

实时混合试验是由拟动力试验发展而来,时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变,然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化,使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型,通过在线参数估计确定系统状态,从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理,再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度,并分析了不同模型对补偿的影响。     

实时混合试验的自适应时滞补偿方法

实时混合试验是由拟动力试验发展而来,时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变,然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化,使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型,通过在线参数估计确定系统状态,从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理,再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度,并分析了不同模型对补偿的影响。     

自适应控制算法在振动主动控制中的应用

通过试验研究主动控制振动传递的效果。采用频率在线估计和跟踪滤波的自适应控制方法,将以分量型式抑制谐波干扰引起的振动。在控制过程中,通过递推计算进行频率估计,用中心频率随动的带通滤波器进行信号跟踪,并在基本LMS方法的基础上形成自适应控制器。建立了多点控制试验台,实施跟踪滤波的自适应对消。结果表明：自适应方法能够很好地抑制谐波干扰的影响;对于多点隔振,控制通道之间存在强烈耦合作用,整体隔振效果与被控结构的振动模态相关。     

自适应一阶和二阶PMD补偿的理论与实验研究

理论上分析了两阶段补偿器能够同时完全补偿一阶及二阶PMD(去偏振项)的机理。以两个偏振控制器和两段保偏光纤组成PMD模拟器,采用DOP方法完成了10Gb／s NRZ码高速光纤通信系统自适应一阶和二阶PMD补偿的实验研究。结果表明：补偿前系统一阶、二阶PMD分别为60ps、4200ps^2,而补偿后分别为8ps、50ps^2,补偿时间小于100ms。通过PMD补偿,NRZ码眼图得到很好恢复。建立起的自适应补偿系统可以很好地同时补偿系统中的一阶、二阶PMD。     

Design and experiment of wide area HVDC supplementary damping controller considering time delay in China southern power grid

Inter-area oscillation has become a prominent stability problem in AC connected power systems, but wide area damping control (WADC) has great potential in solving this problem. The main difference between WADC and conventional local control is that in WADC signals are transmitted over long distances, and, thus, the time delay involved in the control loop cannot be ignored. An experimental system was built based on real-time digital simulators, a real WADC system and phasor measurement units, to investigate the impact of the time delay. In the experiments, the WADC was implemented on the Gao-Zhao HVDC supplementary control in the China southern power grid. The results revealed a phenomenon high-frequency constant amplitude oscillation caused by time delay. This phenomenon was successfully explained using the frequencydomain stability analysis method. Furthermore, a compensation block and a band-pass filter were used to prevent the negative impacts of time-delay on the stability margin and the damping performance. The method for designing their parameters is also described. Physical experimental results show the effectiveness of this method.     

Adaptive control of a micromachined continuous-membrane deformable mirror for aberration compensation

The nonlinear response and strong coupling of control channels in micromachined membrane deformable mirror (MMDM) devices make it difficult for one to control the MMDM to obtain the desired mirror surface shapes. A closed-loop adaptive control algorithm is developed for a continuous-surface MMDM used for aberration compensation. The algorithm iteratively adjusts the control voltages of all electrodes to reduce the variance of the optical wave front measured with a Hartmann-Shack wave-front sensor. Zernike polynomials are used to represent the mirror surface shape as well as the optical wave front. An adaptive experimental system to compensate for the wave-front aberrations of a model eye has been built in which the developed adaptive mirror-control algorithm is used to control a deformable mirror with 19 active channels. The experimental results show that the algorithm can adaptively update control voltages to generate an optimum continuous mirror surface profile, compensating for the aberrations within the operating range of the deformable mirror.     

适用于QAM信号的方形判决超指数迭代盲均衡算法

针对超指数迭代判决反馈(Super-Exponential Iteration Decision Feedback Equalization,SEI-DFE)盲均衡算法在水声通信系统中表现出的收敛性差的问题,提出了一种基于正方形判决的修正超指数迭代判决反馈盲均衡算法。该算法在修正超指数算法的基础上,引入判决正方形机制分别对输出信号的同相分量和正交分量进行均衡,以进一步提高相位补偿能力;在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,实现对相位旋转的跟踪和补偿。消声水池实验采用16QAM调制信号,从滤波器阶数、步长以及Q矩阵大小三个方面对算法的影响来验证算法的误码率性能,结果表明,新算法的误码率相比修正超指数迭代判决反馈(Modified Super-Exponential Iteration Decision Feedback Equalization,MSEI-DFE)算法改善了两个量级,实现了对相位旋转的有效补偿,大大改善了载波恢复性能。     

A hyperstable neural network for the modelling and control of nonlinear systems

A multivariable hyperstable robust adaptive decoupling control algorithm based on a neural network is presented for the control of nonlinear multivariable coupled systems with unknown parameters and structure. The Popov theorem is used in the design of the controller. The modelling errors, coupling action and other uncertainties of the system are identified on-line by a neural network. The identified results are taken as compensation signals such that the robust adaptive control of nonlinear systems is realised. Simulation results are given.     

磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿,以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上,提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法,使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象,并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡,以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象,通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。