[發明專利]實時混合動力試驗方法

有效

• 申請號: 201810824215.3
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108956074B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 徐趙東;董堯榮;郭迎慶;王軍健;陳實;李陽;陳笑;景興建
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種實時混合動力試驗方法，包括以下幾個試驗步驟：S1、在混合加載反力裝置上安裝試驗子結構；S2、工程結構的數值計算模型在上位機中建立，上位機根據數值模型上施加的激勵信號和初始化的響應信號計算出第一步的控制信號命令；S3、上位機通過數據通訊模塊將控制信號命令傳輸到下位機，下位機接受控制信號命令；4、下位機實時地將控制信號命令發送給功率放大器，功率放大器將放大后的信號通過作動器驅動模塊實現對作動器的控制，進而實現試驗子結構的實時動力加載。本發明實時混合動力試驗方法具有試驗占地較小、試驗精度稿、易于控制特點。

技術領域

本發明屬于結構工程抗震試驗領域，尤其涉及一種實時混合動力試驗方法。

背景技術

傳統的結構抗震試驗方法從擬靜力試驗創造出重復加載方式，發展到擬動力試驗再到如今比較成熟的地震模擬振動臺試驗方法。雖然地震模擬振動臺是現階段最常用最能反映結構在地震作用下真實情況的人工模擬手段，但是多數都只能進行縮尺模型試驗。然而現代建筑結構發展趨勢是大型化、復雜化，而縮尺模型得出的試驗結果不能完全準確的推算到真實試驗結構上。并且振動臺及配套設備價格和設計建造費用昂貴，導致振動臺試驗費用高、試驗過程復雜。

混合試驗是將結構中不容易數值模擬的非線性較強或受力復雜構件作為試驗子結構，其它容易模擬的部分作為數值子結構，通過上位機和作動器下位機連接通信與計算，實現全結構在地震作用下的動力反應分析。

而現有的混合試驗均是基于大型的液壓伺服系統，對試驗室的規模、實驗設備能力、上位機的臺數和性能以及各方面人員數量的配備要求都很高，且整個系統搭建復雜，試驗費用高昂，很難得到真正推廣及應用。

因此，減小試驗成本，降低混合試驗研究的門檻，讓混合實驗平臺真正得到推廣及應用成為燃眉之急。

申請號201510173348.5公開了一種MATLAB-STM32混合動力試驗系統，其中也提到了通過ADC模塊對傳感器的拉力、壓力信號進行采集，但是ADC模塊只能采集正電壓，當時，我們的解決辦法是：通過對壓力傳感器施加預壓力并測出預壓力大小，STM32采集力信號后計算出真實拉壓力。上述辦法的問題在于：對壓力傳感器外部施加預壓力后，隨著時間推移預壓力會發生松弛現象，影響測量精度。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種實時混合動力試驗方法以及試驗方法，該實時混合動力試驗方法具有試驗占地較小，搭建簡單，造價低廉、試驗過程費用低且易于控制等特點，并且對上位機的臺數和性能以及試驗人員數量的配備要求大幅度降低，使得實時混合動力試驗方法能夠更廣泛的推廣及應用，大幅度降低了混合試驗研究的門檻。并且該實時混合動力試驗方法的安裝及工作調節方法具有操作簡單，可調性好，調節精度高等特點。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下具體技術方案：

一種實時混合動力試驗方法，包括以下幾個試驗步驟：

S1、在混合加載反力裝置上安裝試驗子結構；

S2、工程結構的數值計算模型在上位機中建立，上位機根據數值模型上施加的激勵信號和初始化的響應信號計算出第一步的控制信號命令；

S3、上位機通過數據通訊模塊將控制信號命令傳輸到下位機，下位機接受控制信號命令；

S4、下位機通過作動器驅動模塊實時地將控制信號命令發送給功率放大器，功率放大器將信號放大實現對作動器的控制，具體是，所述作動器驅動模塊的控制方式為等效力反饋控制，由DAC模塊實現，由一反相放大電路和加法運算電路配合DAC模塊的雙通道模式，來實現作動器正、負拉力的控制，進而實現試驗子結構的實時動力加載；