正交并联多自由度加载试验系统研究

针对传统的单轴加载系统无法实现对接机构组合体疲劳试验所需的多维广义力加载问题,结合六自由度并联机构的特点,提出了一种基于正交并联机构的多轴加载试验系统,并对系统结构组成、动力学关系以及系统整体控制策略等方面进行了研究。利用Newton-Euler法对加载系统静态加载和动态加载进行了动力学建模,并以此建立了广义力反解Simulink模型,实现了广义力到作动器期望输出力的解算。将解算得到的结果输入各作动器驱动力控制系统中,利用PID控制及动压反馈使各作动器响应特性达到了要求。为避免六维力传感器带来的高昂成本,系统采用基于作动器输出力闭环的整体控制方案进行了动态加载试验。试验结果表明,系统加载误差小于1%,能够实现对组合体的精确加载,为其疲劳和可靠性测试提供了精准的试验数据。

结构多轴抗震试验加载系统开发及控制策略研究

开发基于液压伺服作动器的高性能三自由度结构动力试验加载系统,该系统特点为控制精确、功能全面。建立力控制下位移加载混合控制方法,提出拟静力试验中多作动器耦合控制策略。以足尺钢结构立柱为试件,研究应用三自由度结构动力试验系统进行拟静力试验与混合试验具体方法,验证该试验系统在结构动力试验中应用的可行性、有效性。结果表明,通过对多作动器的耦合控制,该试验系统可在拟静力试验中同时实现对立柱试件恒定的竖向力控制及精确剪切型加载。通过基于α-OS法的混合试验证明该加载系统可精确模拟单柱子结构复杂边界条件,对整体坐标与作动器局部坐标变换,可实现多作动器位移协调加载。该结论可推广至多自由度试验系统研究中。