论文摘要
实时子结构试验方法是将数值子结构计算与试验子结构实时加载试验相结合的联机试验方法。与传统的结构抗震试验相比,实时子结构试验对加载设备和积分算法都有更高的要求。这就需要对实时子结构试验的可行性进行判断,并对试验结果进行估计。准确的实时子结构试验的数值仿真模型是对试验预估的一个重要手段。本文基于Colorado University结构实验室的液压伺服作动器数值模型建立了实时子结构试验等效力控制方法的Simulink数值仿真模型,并针对具有位移相关型试件和速度相关型试件的结构进行了数值仿真分析。主要结论如下:首先,建立了采用等效力控制方法实时子结构试验Simulink数值仿真模型。此模型考虑了电液伺服作动器的高阶特性、非线性特性及试验子结构动力特性对试验的影响。其次,采用PID等效力控制器,应用非线性电液伺服作动器模型进行试验子结构为位移相关型试件的实时子结构试验进行数值仿真,仿真表明,等效力P控制得到的位移响应存在较大抖动,而等效力PI控制器能够解决位移抖动问题。当试验子结构为单自由度位移相关型试件时,设计了等效力LQG控制器,研究表明,选择合适的权矩阵可以使仿真结果与精确解吻合较好。最后,对试验子结构为速度相关型试件的实时子结构试验进行了数值仿真分析,研究了PID等效力控制器比例、微分、积分增益对速度反应的影响。研究表明, PI控制器可以对等效力控制系统进行很好的控制。针对试验子结构为速度相关型试件的实时子结构试验设计了等效力LQG控制器,以单自由度结构为例进行数值仿真,权矩阵选取合适时,仿真结果与精确解吻合较好。