冗余驱动液驱振动台台阵系统内力分析及其抑制方法研究

冗余驱动振动台台阵系统误差不仅会造成单个振动台内力,也会使振动台之间产生台阵内力,这会减小系统的净出力,甚至损坏试件。首先应用冗余驱动并联机构动力学原理,分析冗余驱动振动台台阵系统内力的形成机理;建立台阵系统的内力耦合模型,推导系统的机械安装误差、位移测量误差和伺服阀零偏三种主要误差因素与振动台内力和台阵内力的数学关系式,进而定量地分析上述误差对系统内力的影响机理。然后结合动力学关系得到振动台的内力合成矩阵和自由度广义力合成矩阵,并根据系统内力的形成机理和影响机理,分别设计了比例-积分控制器对振动台内力和台阵内力进行抑制。最后,利用Sim Mechanics软件建立冗余振动台台阵系统动力学模型,结合Simulink软件建立其控制系统模型并进行联合仿真验证。仿真结果表明:该方法对台阵系统内力影响机理分析正确和提出的内力抑制方法能够有效地消除系统内力。

液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了所提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。

考虑地震、波浪和海流作用的跨海桥梁结构研究进展

随着我国经济建设的快速发展,近几十年来大型的跨海桥梁工程结构不断涌现,服役期内跨海大桥可能同时承受风、波浪、海流、海冰、潮汐和地震等其中的几种联合作用,有关此方面的理论、数值和试验研究还比较缺乏.主要对近年来跨海桥梁结构在承受波浪、海流、地震单独或联合作用下的理论、数值、试验研究与进展进行了综述,并对桥梁结构考虑波浪、海流作用的水下振动台试验的发展进行了展望.

冗余驱动两轴电液角振动台控制方法研究

冗余驱动多轴电液振动台能够有效提升系统的承载能力,改善系统的加速度均匀度及横向分量等指标,已成为振动模拟实验系统的主要发展方向。控制系统是冗余驱动多轴电液振动台的关键组成部分。基于运动学分析进行铰点空间信号与工作空间信号的转换,设计加速度控制回路,提高大位姿条件下系统的控制精度。基于冗余振动台动力学方程设计内力协调控制回路,减小各缸间的内力耦合。分别通过位姿控制、阶跃响应、加速度频率特性分析和正弦振动实验验证控制策略的有效性。

基于动力学耦合模型的超冗余振动台解耦控制

超冗余振动台在带负载工作时,由于负载的偏心,其动力学模型中的质量矩阵为非对角矩阵,各个自由度之间出现动力学耦合现象.文中通过建立液压系统的非线性模型和基于空间力系分析的动力学耦合模型,得到了整体动力学仿真模型;根据动力学耦合模型引入耦合力观测器,经过雅可比矩阵变换,将耦合力分解到各液压作动器上,视耦合力为液压系统的干扰力进行控制.在对液压系统线性化分析的基础上,确定了干扰力的顺馈补偿控制策略.仿真结果表明:该解耦控制策略可以有效减小各自由度之间的耦合,实现对超冗余振动台的解耦控制.

超冗余多轴液压振动台的内力耦合控制

针对传统多轴振动台内力耦合控制策略控制参数复杂、控制效果差的缺点,提出一种基于变形位移和变形力空间的内力耦合控制策略。给出超冗余振动台电液伺服系统的非线性方程及机械部分的单刚体动力学模型,在内力耦合空间分析的基础上,通过内力合成矩阵对合成内力进行闭环反馈补偿,由冗余变形分解矩阵将补偿量分配到各液压伺服阀的输入端。仿真结果显示该算法能有效降低超冗余液压振动台的液压缸出力及耦合内力。

某大型升船机塔柱结构模型振动台试验研究

某大型齿轮齿条爬升式升船机地处地震设防区,结构抗震性能复杂,现行的设计规范中也没有专门针对升船机塔柱结构抗震设计的条文,为确保其运行安全,对其进行1：25的升船机塔柱振动台模型试验.试验并得到了升船机模型结构的动力特性、阻尼比以及在多遇、基本、罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应、筒体和顶部梁系的应变,船厢与塔柱之间耦合力等,并考虑了阻尼器的影响,根据模型的试验结果和相似理论,推测出原型结构的地震反应.试验结果表明,船厢在上位时,原型纵横向基频分别为1.02 Hz和0.52 Hz,阻尼比为5％,船厢纵横向基频均与塔柱对应的基频接近.顺河向动力放大倍数小于1.76倍,横河向动力放大倍数小于2.80倍,船箱位于上部时,船厢顺河向加速度放大倍数最大为1.56倍.在设计地震下（0.149 g）,结构沿纵向的响应远小于横向激励下的响应,结构整体仍处于线弹性状态,2倍设计地震（0.30 g）下,结构最大层间位移角为1/200,在超设计地震（峰值加速度为0.35 g）作用下,塔柱结构虽出现明显的破坏现象,但不至于产生倒塌.表明原型结构整体抗震性能良好,满足小震不坏、中震可修和大震不倒的抗震性能目标.在设计地震水平下,纵、横导向最大耦合力约4.6 MN和3.5 MN,阻尼器的安装,对耦合力的降低十分有效,纵向总耦合力最大值减少约15％～ 22％.最后对原型结构的抗震设计和强震监测提出了建议.

某大型升船机振动模型设计中的关键问题探讨

为了解某大型齿轮齿条爬升式升船机塔柱结构抗震性能,根据中国建筑科学研究院大型三向六自由度模拟地震振动台承重能力制作了1∶25的升船机模型,但在模型设计过程中遇到了模型材料及其配比选择、动力相似关系确定(模型初始相似常数、底部筏基对自振周期的影响、底部筏基对应力及船厢耦合力的影响、模型最终相似常数)、船厢与塔柱间耦合力测定、模型制作及吊装几个关键问题,对此进行了深入分析和探讨,为下一步模型在振动台上顺利进行试验奠定了基础。

冗余驱动液压振动台内力耦合动态抑制策略

冗余振动台通常采用零位线性化方法进行自由度控制和内力耦合抑制.当系统运动范围较大时,这种近似方法会使得系统产生较大的运动误差,内力抑制效果变差.针对此问题,文中以具有两个冗余自由度和较大运动范围的冗余驱动液压振动台为研究对象,建立系统运动学和动力学模型,分析系统的内力空间构成,提出了一种基于内力空间基底实时求解的内力耦合动态抑制策略,通过实时获取冗余自由度空间上的力并对其进行动态抑制来达到减小内力的目的.仿真结果表明:所提出的内力抑制策略能有效地降低冗余振动台耦合内力.

虚拟样机技术的冗余驱动振动台内力控制仿真研究

六自由度振动台是一个驱动冗余系统,各激振器间容易产生内力耦合,严重时将使振动台无法工作。采用虚拟样机技术建立六自由度冗余驱动振动台的刚柔耦合模型并进行联合仿真,分析振动台各激振器间的内力耦合特性,并验证内力消除控制策略的有效性。