教学工作

强地震复现下结构-振动台系统的动力耦合仿真与控制 王纯鹏

发布时间:2016/11/25阅读次数:8335次

研究背景  
以高速铁路建造技术国家工程实验室的振动台实验室实际研发方向衍生而来的研究课题。

研究内容
结构-振动台系统控制模拟仿真
控制-结构-设备的动力相互作用
仿真前后处理的输入和动态演示




振动台系统
建立振动台液压系统-刚性台面数学模型
使用传统PID控制器,完成振动台闭环控制
使用极点配置原理,完成振动台三参量控制器设计
完成Matlab/Simulink仿真程序



(a)



  (b)

                                                                                                                  图. 2: (a)极点配置原理  (b) 三参量控制振动台闭环系统方块图                                                                                              

   

                                     

(a) 单自由度结构-振动台耦合模型 


  (b) 单自由度结构滞回曲线


分析小结

由结构-振动台仿真程序(图4)计算结构的恢复力结果与数值计算结果相符,说明仿真程序的正确性。
本算例中,单自由度结构与振动台的耦合作用较小。




图.4  Simulink结构-振动台耦合计算模型  

 图. 5:   多自由度结构-振动台耦合系统伯德图


分析与结论
在结构无阻尼固有频率处,系统频响函数发生剧烈变化。
结构-振动台耦合作用总多自由度结构的耦合作用大于单自由结构的耦合作用。
强震下,结构动力特性更加复杂,系统频响函数变化将更加复杂。


 (a) 基于Matlab/GUI开发仿真程序主界面           


 (b) 基于Simmechanics/Solidworks振动台可视化界面


工作展望
建立伺服阀-作动器非线性模型
完成液压系统参数识别
开发振动台系统非线性控制方法