基于内点法和拉格朗日乘子法的混合试验冗余作动器控制方法

土木工程结构试验中,作动器使用数量多于所要控制的自由度数量时会产生冗余作动器控制问题。为此,提出基于内点法和拉格朗日乘子法的冗余作动器控制方法,给出作动器系统能力可行域的求解方法,该冗余作动器控制方法在控制方程中以三参量的形式考虑了单台作动器的出力范围。以MATLAB为平台计算了作动器能力可行域和冗余作动器出力值,结果表明,当试件位移命令在作动器能力可行域内,该方法可以实现良好的加载控制精度;当位移在作动器能力可行域外,该方法可以保证试验的安全性。基于Simulink搭建控制平台,分析冗余系统和非冗余系统的工作状态;最后以双层双向虚拟混合试验为例,验证了所提冗余控制方法的精度和可行性。

在线数值模拟方法在防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构中的应用

在线数值模拟方法是一种基于模型更新的混合试验方法。在该方法中,建立整体结构数值模型和物理子结构的数值模型,分别用于结构整体分析和本构模型参数估计,且两套模型具有相同的本构关系。在线数值模拟方法中,结构响应由结构整体分析得到,边界条件自然得到满足;数值模型的本构参数不断根据试验数据在线修正,建模可靠性得到了改善。为验证在线数值模拟方法在复杂建筑结构中应用的可行性,以隐性卡尔曼滤波器(UKF)为参数估计方法,以钢材和混凝土本构模型参数为待估计量,完成了具有不完整边界条件的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的虚拟混合试验。结果表明,在线数值模拟方法削弱了边界条件的影响,提高了混合试验的模拟精度;UKF方法在多构件多本构模型参数同时估计时具有较高的精度和计算效率;在每一积分步内,在线数值模拟方法平均计算耗时0.67s,远小于加载耗时,验证了在线数值模拟方法在复杂结构试验中的适用性。