[發明專利]一種基于三參量控制AMD的振動臺子結構試驗方法

在審

• 申請號: 201711253580.5
• 申請日: 2017-12-02
• 公開（公告）號: CN107907283A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 紀金豹;叢鵬里;張祥義;劉佳航
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M7/04;G01M7/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于三參量控制AMD的振動臺子結構試驗系統，其特征在于：該系統由地震模擬振動臺、試驗子結構、數值子結構、AMD加載裝置、傳感器和三參量控制器組成；

AMD加載裝置包括作動器、質量塊、支座和豎向支撐，帶球鉸的作動器通過螺栓與支座和質量塊相連接，質量塊通過低摩擦的豎向支撐安裝在支座上，豎向支撐為滾珠軸承、直線導軌或豎向連桿；AMD加載裝置用于模擬數值子結構對試驗子結構的影響；

傳感器包括滿足量程和頻寬要求的加速度傳感器、位移傳感器和力傳感器，加速度傳感器和位移傳感器設置在試驗子結構的頂部和質量塊上，力傳感器設置在作動器內；傳感器用于量測試驗子結構和質量塊的動力響應；

三參量控制器包括數值子結構求解方法和試驗子結構加載控制方法，數值子結構的求解采用現有的顯式數值積分算法或基于有限元的時程積分算法，試驗子結構加載控制算法是由三參量控制方法來實現；三參量控制器用于控制AMD加載裝置；

試驗子結構通過高強螺栓固定在地震模擬振動臺上，AMD加載裝置的支座通過法蘭盤或連接板與試驗子結構進行連接；各傳感器根據試驗設定安裝在試驗子結構的頂部和AMD加載裝置上，各傳感器與計算機連接；數值子結構利用帶有采集卡的計算機或嵌入式控制器進行算法模擬，計算得到數值子結構的動力反應和基底反力；通過三參量控制方法將數值子結構的計算結果轉化為控制信號，驅動AMD加載裝置將作用力施加到試驗子結構上，同時AMD加載裝置也提供對試驗子結構的豎向重力。

2.利用權利要求1所述系統進行的一種基于三參量控制AMD的振動臺子結構試驗方法，其特征在于：

試驗方法的實施流程如下：

1)地震模擬振動臺對試驗子結構實施基底的地震加速度激勵；

2)由安裝在試驗子結構頂部的加速度傳感器采集試驗子結構頂部產生的加速度響應；

3)將試驗子結構頂部的加速度響應作為數值子結構的基底輸入，通過基于直接積分或有限元的數值求解算法計算數值子結構的基底反力；

4)將計算得到的數值子結構的基底反力除以AMD加載裝置的質量得到AMD加載裝置的等效加速度控制指令；

5)對AMD加載裝置實施三參量控制：將AMD加載裝置的等效加速度控制指令進行積分和濾波后得到速度指令和位移指令，將傳感器采集得到的質量塊的相對位移、質量塊的絕對加速度和試驗子結構頂部的絕對加速度作為反饋量，按照三參量控制方法的規則進行求和運算后得到輸入作動器的控制指令；

三參量控制器的控制增益通過AMD加載裝置的理論分析和現場AMD加載裝置控制系統參數整定得到；在振動臺進行加速度激勵的過程中以特定的時間間隔重復步驟2)至步驟5)，通過三參量控制器中的三參量控制方法來控制AMD加載裝置中質量塊運動，產生的慣性力用來滿足試驗子結構與數值子結構的界面力平衡，實現對試驗子結構的精確動力加載。