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振动台仿真技术

单向液压振动台简化机理模型

【发表时间:2018/6/13】 【阅读次数:88】

邵平


地震模拟振动台是目前最常用的结构振动试验设备之一,也是混合试验的设备之一。为更好的应用混合试验算法,需要对试验设备有一定的了解,实验室现有一台自主建设单向液压振动台,如图1所示,可在此基础上学习振动台的基本组成原理。


1 单向液压振动台


单向液压振动台的机械组成主要有动力源部分(油泵、油箱、分油器)、执行部分(伺服阀、作动器、台面)、数据采集部分(各种传感器),还有钢轨、反力基座等其他结构。动力源部分的主要功能是给伺服阀和作动器提供压力稳定的油液,执行机构的主要功能是执行控制器下达的命令,数据采集部分的主要功能是将物理量转化为模拟信号并传递给控制器。

振动台机理模型的建立是为得到输入控制器的参考信号和执行部分输出信号之间的关系、调试作动器并可对不同负载下的执行部分进行控制调试。假设油压稳定且油液为层流,进入执行部分的油液在试验过程中不会对设备响应产生干扰,因此机理模型中不考虑动力源部分。

执行部分机理模型分成伺服阀、作动器、台面三部分建立。伺服阀采用MOOG761二级电液伺服阀,该伺服阀先导级是一个对称的双喷嘴挡板阀,输出级是一个三位四通滑阀。假设进入伺服阀的命令信号与从伺服阀进入作动器的油液流量之间的关系为线性(Abdelhalim等,2005),可得


假设作动器活塞杆与台面之间是刚性连接,作动器活塞杆的位移即为台面位移,由流量的连续方程,从伺服阀进入作动器的流量可表示为


台面上不加负载时,忽略作动器活塞杆、力传感器和球铰质量,忽略台面与轨道之间的摩擦力,忽略活塞与油缸内壁之间的摩擦力,各构件的刚度视为无穷大,则作动器出力等于台面的惯性力,即



该模型为简化的线性模型,在此基础上可对单向液压振动台建立数值仿真模型,用于测试控制算法和混合试验算法。在实际应用中,针对不同的设备需要根据机械结构调整机理模型

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