Stewart平台力控制系统研发

采用位移控制模式或称住姿控制的六自由度Stewart平台已经得到了广泛的应用,采用力控制模式(这里称之为力姿force posture控制)的研究和应用却很少,其中控制技术困难、稳定性差是重要的原因.而采用力姿控制在柔性加工、交会对接、实验边界模拟等方面具有非常广泛的应用前景.该文介绍了在Stewart平台上进行的力控制系统开发,实现了力姿控制.     

地震模拟振动台控制技术及软件研究

采用伺服控制技术开发了地震模拟振动台及其控制系统,包括振动台的控制器和控制软件,采用复合控制方式实现了位移、速度、加速度控制.驱动设备可以是数字电动缸,也可以是数字液压缸,对于小吨位的地震模拟振动台采用数字电动缸;对于大吨位的地震模拟振动台采用数字液压缸可以获得大的激振力.在数字电动振动台和数字液压振动台上进行了测试实验,结果表明地震波的位移、速度和加速度波形都得到高精确的再现.     

并联六自由度运动模拟平台的研制

讨论了并联六自由度运动模拟平台的数学建模,采用电动缸和伺服控制系统研制了并联方式的六自由度运动模拟平台,开发了控制系统软件,实现了六自由度的位姿控制.可以进行各种波形的运动模拟,平台的最高频率达50 Hz以上.各个电动缸上安装了力传感器实时采集轴力,以便对平台的瞬时空间广义力状态进行评估.     

六自由度减摇模拟器系统研发

采用六自由度运动平台模拟船舶的运动,在其上部安装六自由度Stewart平台作为减摇装置,将船舶运动平台的位姿实时反馈到Stewart减摇平台的控制系统中,通过减摇控制算法获得减摇平台的控制信号,对Stewart减摇平台进行同步控制,实验结果证明减摇效果非常有效,理论上可以达到静止的效果。     

基于Bouc-Wen模型的阻尼负载模拟器研制

研制了一种数字控制阻尼负载模拟器,可以模拟Bouc-Wen等非线性滞回模型,通过设定参数来模拟不同的负载特性.如果应用在地震模拟振动台实验中,通过改变负载模拟器参数就可以模拟成不同类型的阻尼器,一方面可以研究阻尼器对结构的减振效果,另一方面可以研究不同类型结构所需要的最优阻尼器参数.该阻尼负载模拟器可以广泛应用于实验领域来代替阻尼器,是一种主动调节型的阻尼器.     

地震模拟振动台台阵系统研发

随着抗震研究的不断深入,作为研究多维多点地震输入的振动台台阵设备得到了科研机构的重视.该文介绍了地震模拟振动台多台阵控制系统的开发情况,指出台阵的控制策略可以采用集中式控制和分散式控制两种方案,集中式控制的优点是同步精度高;但是分散控制方式使用灵活,每个振动台容易单独使用.文中振动台台阵的驱动设备是数字电动缸或数字液压缸,小型振动台可以采用数字电动缸;大吨位的地震模拟振动台采用数字液压缸以获得更大的激振力.在振动台的控制器和控制软件中采用复合控制方式来实现位移、速度和加速度控制.控制系统和软件在电动振动台台阵上进行了测试,结果表明台阵的同步性以及地震波在各个振动台上的位移、速度和加速度波形都得到高精确的再现.