一种改进的基于自适应控制的地震模拟试验方法

针对地震模拟试验常采用的开环迭代控制存在控制精度差的缺点，提出一种用于地震模拟的自适应控制方法。该方法不断识别系统的传递函数，来克服液压系统的时变性，获得较高的地震模拟波形复现精度。在此基础上，通过分析控制方法中预试验步骤存在的不足，实现试验方法改进，使得无需预试验步骤能直接进行正式试验，且首帧试验中的参考时域信号和控制时域信号相关系数较高。在浙江大学构建的振动台上进行若干典型地震波试验表明：改进后的试验方法在不进行预试验的情况下，首帧地震模拟试验获得75%以上的输入输出信号时域相关系数，同时能缩短试验时间；多帧地震模拟试验后，通过更新系统传递函数，地震模拟输入输出信号时域相关系数能稳定在95%以上。     

基于弹性负载的地震模拟试验控制策略

传统地震模拟试验控制方法多将试件假定为刚性负载。针对该控制方法在实际应用中精度差的缺点,提出一种基于弹性负载的地震模拟控制策略,通过分析弹性试件力学模型,合理设置内环伺服控制参数,实现各种负载下系统传递特性的近似统一。在此基础上,优化外环振动控制辨识方法。振动台系统能在无预试验步骤情况下获得较高地震波形复现精度。试验表明：该控制策略无需预试验,在优化的伺服控制参数下,能在首帧地震模拟试验中获得85%以上的输入输出信号时域相关系数;经数帧试验,通过对系统驱动信号进行更新,地震模拟输入输出信号时域相关系数能稳定在90%以上。     

轻型竹结构房屋抗震性能的试验研究

为研究轻型竹结构房屋的抗震性能,通过对足尺2.44×3.66×2.6m的竹结构模型的振动台实验和推覆实验,讨论竹结构模型房屋的动力特性,确定竹结构房屋在地震作用下的破坏机理,研究了结构动力特性及地震反应的变化规律。试验结果表明：在0.3g以下的地震中,模型处于弹性状态;即使经过多次重复地震,模型结构仍然不会发生倒塌,而且破坏也很轻微。模型结构在0.1g、0.3g、0.4g和0.5g的地震中,模型结构的最大层间位移角小于规范中的限值。试验研究表明,轻型竹结构房屋能够满足我国建筑抗震设计规范中的8度抗震设防要求。     

废弃纤维再生混凝土框架中柱节点抗震性能试验研究

完成了再生骨料取代率为50%,废弃纤维长度分别为12 mm、19 mm、30 mm以及废弃纤维体积掺量分别为0.08%、0.12%、0.16%的5个废弃纤维再生混凝土框架中柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究。主要对不同废弃纤维长度、不同废弃纤维体积掺量下梁柱节点的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。结果表明:废弃纤维再生混凝土框架节点的破坏均经历了初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段,当纤维长度为19mm,废弃纤维体积掺量为0.12%时,废弃纤维再生混凝土梁柱节点构件的滞回性能、延性性能及耗能性能较好;废弃纤维的体积掺量比废弃纤维长度对梁柱节点抗震性能的影响大。提出了废弃纺织纤维再生混凝土的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

残损古建筑木结构燕尾榫节点抗震性能试验研究

残损是现存古建筑木结构的普遍状况,显著地降低了结构的抗震性能。为研究残损对燕尾榫节点抗震性能的影响,参照宋《营造法式》殿堂三等材的尺寸要求,制作了3个比例为1∶3.2的燕尾榫节点模型,包括1个完好节点、1个模拟榫头真菌腐朽的残损节点和1个模拟榫头虫蛀的残损节点。榫头真菌腐朽和榫头虫蛀分别采用在榫头表面钻一定深度的孔和在榫头钻通孔的方法来模拟。通过低周反复加载试验对残损节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线和耗能性能进行了研究,分析了残损燕尾榫节点抗震性能的退化规律。结果表明:残损燕尾榫节点的破坏形态与完好节点的破坏形态类似,主要表现为榫头和卯口有明显的挤压变形、榫头沿枋纵向部分拔出,枋柱整体完好,但残损节点的榫头拔出更早、拔出量更大,模拟虫蛀节点有榫角被挤碎;残损燕尾榫节点的滞回曲线也有明显的"捏缩"效应,但滞回环饱满度较差;残损节点的转动弯矩、转动刚度均明显低于完好节点,但耗能能力基本不变化;当两种不同残损类型的残损程度相近时,人工模拟真菌腐朽节点的转动弯矩更高、转动刚度更大。     

外加钢筋混凝土梁柱砖砌体房屋抗震性能试验研究

分别对外加钢筋混凝土梁柱加固的砖砌体结构、未采取抗震设防措施的普通砖砌体结构、按现行抗震规范要求设置构造柱和圈梁的砖砌体结构进行了拟动力抗震试验和低周反复加载试验,对比研究了这三类结构的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、极限承载力、极限变形及刚度退化曲线等特性。研究表明,经外加钢筋混凝土梁柱加固的砖砌体房屋能满足现行抗震规范的设防标准要求,外加的钢筋混凝土梁和柱能有效约束墙体和预制板,提高砖砌体结构的承载力和变形能力,并延缓结构的刚度下降。     

榫卯侧向紧密度对台阶透榫节点抗震性能影响试验研究

制作卯口为定值、榫头宽度不同的台阶透榫节点模型,将节点模型分为宽松、适中和过紧3个模型。通过低周反复加载试验研究榫卯节点榫头与卯口侧向间紧密度对榫卯节点抗震性能的影响。同时通过采用简易云纹技术(在榫头受力部位画出5 mm×5 mm方格网),观察试验过程中榫头发生嵌压破坏的现象及过程。结果表明:紧密程度对节点耗能、极限承载力、初始刚度和延性具有较大影响,榫卯越紧密,脆性特征越明显。极限承载力大小关系:过紧节点模型适中节点模型宽松节点模型;初始刚度大小关系:过紧节点模型适中节点模型宽松节点模型;等效黏滞阻尼系数大小关系:适中节点模型过紧节点模型宽松节点模型;过紧的榫卯节点模型延性差,脆性特征明显,极限转角正向仅为0.08 rad,反向0.06 rad,而宽松、适中节点模型最小极限转角均达到了0.12 rad。     

用新型箍筋(S-clip)的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

钢筋混凝土桥柱中,复合箍筋配筋方式非常复杂,施工难度大,用钢量多,且不易保证施工质量。本文针对该配筋方式存在的问题,提出了一种新型的配筋方式,S-Clip筋。为了验证这种新型配筋方式的有效性,按照纵筋配筋率的不同,制作了两组大型桥墩柱的模型。通过两组模型的低周反复荷载试验,研究了分别采用普通复合箍筋和新型S-Clip筋的桥墩柱的抗震性能。试验结果表明,新型配筋方式能够充分发挥材料的力学性能,与原配筋方式具有相同的承载能力,而且在延性方面略有提高。在工程应用中,采用S-Clip筋提高了工程质量,加快了施工速度,节约钢材,具有广泛的应用前景。该应用技术的研究,对工程结构理论和应用技术的发展有着重要的作用。     

高层钢筋混凝土斜交网格结构振动台试验研究

为对高层钢筋混凝土斜交网格结构的破坏机理及抗震性能进行深入研究,对一高层钢筋混凝土斜交网格建筑进行了1/25的模型模拟振动台试验,在试验中针对模型进入非线性后,相似关系中的弹性模量比并非定值的问题,采用了分级相似关系,使试验结果能更贴近原型反应。研究了模型结构的动力特性和在不同地震烈度作用下的加速度反应及关键位置的应变变化情况,探究造成结构破坏的原因,找出模型结构破坏的薄弱环节。根据斜交网格结构的受力特点,结合模型破坏形态,总结高层钢筋混凝土斜交网格建筑的优缺点,并为高层斜交网格建筑的平面形式设计及材料选择提出建议。     

巨-子型结构控制体系抗震性能的试验研究

研究开发了一种新型的高阻尼比减隔震支座,设计了一个与实际工程结构相接近的Y字型巨-子结构钢模型,并分别对传统巨-子型结构抗震体系和采用新型减隔震支座连接的控制体系进行了振动台试验。结果表明,与传统的巨-子型结构抗震体系相比,新型的巨-子结构控制体系在地震作用下的反应显著降低,具有良好的减震效果。由试验观察到的该控制体系减震机理与理论分析结果相吻合,可为工程设计和应用提供参考。     

地震模拟振动台三参量控制参数整定技术的研究

对地震模拟振动台三参量控制及其参数整定技术进行了研究,提出了一种快速三参量控制参数整定方法。通过对三参量控制算法的研究,确定三参量控制器中三参量反馈及前馈环节中各个参数的数学表达式,从而完成三参量控制器中控制参数的整定,极大地提高了地震模拟振动台三参量控制参数整定的效率。最后,通过仿真和现场试验的方法,将传统三参量控制参数整定方法与快速三参量控制参数整定方法进行对比试验,进一步证明了快速三参量控制参数整定方法的可行性和高效性。     

可变车道隔离护栏运载机器人系统及其控制策略

城市潮汐交通拥堵问题可通过设置可变车道来解决。针对现有可变车道控制方式单一及智能化程度低等问题,设计了一种移动机器人来运载护栏,以完成车道隔离。为解决室外道路环境下的高精度定位问题,结合实际应用场景,应用超宽带（ultra wide band,UWB）技术设计了无线定位系统以及双标签融合定位法,实现了运载机器人运行过程中的位姿计算。根据运载机器人的位姿信息以及其搭载护栏时的运动模型,设计了相应的运动控制算法,以使机器人在运行过程中完成自主纠偏。此外,运载机器人运行过程中的相关数据通过LoRa(long range radio,远距离无线电)组网与远程服务器交互,实现了远程监控。试验结果表明：所设计的UWB定位系统的重复定位精度为0.07 m左右,能满足室外环境下的高精度定位要求;所设计的运动控制算法能较好地实现运载机器人的运动控制,达到了预期效果。该运载机器人系统能够为可变车道的智能化控制提供参考,具有良好的工程应用前景。     

斜拉桥横向减震振动台试验

为了研究弹塑性阻尼器对斜拉桥横向地震反应的减震效果,以一座独塔斜拉桥为研究对象,设计了1∶20大比例缩尺的全桥振动台模型,采用一条远场波和一条近场波作为地震输入,对该模型进行了全桥横向振动台试验。试验结果表明,与塔梁、墩梁横向固定连接相比,塔梁、墩梁横向采用弹塑性阻尼器连接能有效减小桥塔横向地震响应,如在远场和近场地震输入下,塔底截面钢筋应变分别最大减小了40%和10%;但在近场地震输入下,弹塑性阻尼器变形约为远场地震输入时的3.6~4.6倍,加载完成后产生明显的残余变形。通过对比数值和试验结果可知,数值结果与试验结果较接近、吻合较好。     

新型巨-子结构消能控制体系的动力特性及减震性能研究

基于旋转惯容阻尼器(Rotation Inertia Damper,RID)具有实际物理质量小,且能提供较大阻尼力的特点,提出将RID应用到巨型结构体系,形成RID-巨-子结构消能控制体系.通过建立RID-巨-子结构消能控制体系的振动微分方程,分析RID参数(等效质量和等效阻尼系数)对系统动力特性的影响规律.在此基础上...     

桥面中央开口悬索桥涡激共振与制涡试验研究

摘 要: 本文研究了中央开口断面悬索桥涡振及其控制风洞试验。考虑了模型涡振幅值和和实桥涡振幅值之间换算的修正系数,风洞试验表明中央开口是导致该种断面形式涡激振动发生的主要原因。所设计的两种制涡方案都能达到控制涡振的目的,在不改变断面形式等因素的前提下,本文设计的制涡方案二能有效控制涡振,符合工程实际要求。同时试验也表明,阻尼能大幅降低涡振幅值。
     

多维波形再现控制系统设计与开发

通过研究多维波形再现控制算法,设计了多维波形再现控制器,并实现了在某一三轴六自由度振动台模型的六维波形再现控制仿真,同时所开发的波形再现控制器,已经成功地应用在某一低频水平地震模拟台和某高频地震模拟激振系统中,其波形再现结果令人满意。     

卫星控制力矩陀螺微振动抑制装置的动力学建模与实验研究

为了隔离卫星主要振源控制力矩陀螺的微振动,给航天器有效载荷提供超静工作环境,基于松弛型阻尼器,设计了控制力矩陀螺六自由度微振动抑制装置,完成了隔振平台的动力学建模和实验研究.使用牛顿-欧拉法建立了微振动抑制装置的动力学模型,分析了微振动抑制装置在基础激励下的频域特性和隔振系统的耦合特性;搭建了微振动抑制装置实验平台,并...     

并联混合动力汽车复合电源控制策略的研究

通过对复合电源在混合动力汽车(HEV)中应用的研究,设计了针对某款并联式混合动力汽车的复合电源结构,并对其效率特性进行了分析,提出了复合电源的功率分配控制策略以及电池给超级电容充电策略,基于MATALAB/Simulink,建立了复合能量存储系统模型,并嵌入ADVISOR软件中,在城市道路循环UDDS工况下进行了仿真研究。仿真结果表明,通过采用该复合电源控制策略,可以充分发挥超级电容和蓄电池各自的优点,改善整车储能系统的存储效率,提高制动能量的回收效率。     

Integrated predictive maintenance strategy for manufacturing systems by combining quality control and mission reliability analysis

Predictive maintenance (PdM) is an effective means to eliminate potential failures, ensure stable equipment operation and improve the mission reliability of manufacturing systems and the quality of products, which is the premise of intelligent manufacturing. Therefore, an integrated PdM strategy considering product quality level and mission reliability state is proposed regarding the intelligent manufacturing philosophy of ‘prediction and manufacturing’. First, the key process variables are identified and integrated into the evaluation of the equipment degradation state. Second, the quality deviation index is defined to describe the quality of the product quantitatively according to the co-effect of manufacturing system component reliability and product quality in the quality–reliability chain. Third, to achieve changeable production task demands, mission reliability is defined to characterise the equipment production states comprehensively. The optimal integrated PdM strategy, which combines quality control and mission reliability analysis, is obtained by minimising the total cost. Finally, a case study on decision-making with the integrated PdM strategy for a cylinder head manufacturing system is presented to validate the effectiveness of the proposed method. The final results shows that proposed method achieves approximately 26.02 and 20.54% cost improvement over periodic preventive maintenance and conventional condition-based maintenance respectively.     

并联式混合动力电动汽车多模式能量管理策略与D2P实时仿真

针对并联式混合动力电动汽车的能量控制问题进行了研究,提出了一种多模式能量管理策略.建立了整车模型,以负载力矩、电池荷电状态(SOC)和车速作为控制依据设计了多个工作模式间的切换逻辑,将模式切换状态作为控制变量引入到力矩分配算法中,实现了多工况下对发动机与电机的优化控制.结合US06、UDDS和EUDC等工况进行了Simulink系统仿真,结果表明所提出的能量管理策略较传统功率跟随策略相比可以提高燃油经济性约1.91％,且对于不同的工况具有良好的普遍适用性;基于D2P系统构建了硬件在环仿真平台,采用真实的驾驶员输入设备和控制器进行实时仿真,进一步表明所提出的能量管理策略合理有效且算法具有良好的实时性.