冗余振動(dòng)臺(tái)內(nèi)力耦合機(jī)理及控制方法研究.pdf

1、本課題是哈工大電液伺服仿真及試驗(yàn)系統(tǒng)研究所申請(qǐng)的國(guó)家自然科學(xué)基金關(guān)于“超冗余長(zhǎng)行程并聯(lián)驅(qū)動(dòng)地震模擬臺(tái)內(nèi)力耦合機(jī)理及其抑制方法研究”的子課題。
　　振動(dòng)臺(tái)是高層建筑、原子能反應(yīng)堆、海洋結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程等重要設(shè)施的抗震性能試驗(yàn)的重要設(shè)備。而我國(guó)自行建造的大型液壓振動(dòng)臺(tái)較少，對(duì)于具有多冗余度的大型振動(dòng)臺(tái)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)還是個(gè)空白。冗余驅(qū)動(dòng)液壓振動(dòng)臺(tái)關(guān)鍵問(wèn)題在于解決激振器之間的內(nèi)力，激振器之間如果存在很大內(nèi)力，會(huì)減小靜輸出力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)

2、法正常工作，甚至破壞振動(dòng)臺(tái)本身結(jié)構(gòu)。實(shí)際應(yīng)用上，通常采用壓力鎮(zhèn)定的控制方法解決內(nèi)力耦合問(wèn)題，但隨著冗余度越來(lái)越高，所需要調(diào)節(jié)的參數(shù)也越來(lái)越多，且內(nèi)力之間相互耦合，使控制過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜。
　　本文以16激振器冗余驅(qū)動(dòng)液壓振動(dòng)臺(tái)為研究對(duì)象，分析了內(nèi)力產(chǎn)生的本質(zhì)原因，通過(guò)對(duì)冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)內(nèi)力空間矩陣的分析，從理論上提出了基于內(nèi)力空間分解矩陣的內(nèi)力反饋控制方法。首先對(duì)于含任意數(shù)量激振器的冗余驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，當(dāng)給定振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用激振器上

3、下鉸點(diǎn)坐標(biāo)可以計(jì)算出雅克比矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，通過(guò)求解關(guān)于驅(qū)動(dòng)力的非齊次線性方程組得到內(nèi)力空間矩陣。然后利用內(nèi)力空間矩陣的任意一組基底和采集的各激振器出力，推導(dǎo)出內(nèi)力反饋控制向量，并建立了該振動(dòng)臺(tái)模型的狀態(tài)空間方程，分析了反饋增益矩陣對(duì)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，推導(dǎo)出關(guān)于內(nèi)力反饋增益矩陣臨界值的經(jīng)驗(yàn)公式。最后利用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型，建立了該振動(dòng)臺(tái)simulink仿真模型，對(duì)伺服閥的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性不一致的兩種情況進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了基于