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地震模拟振动台是工程抗震领域最方便、不可替代的研究工具,主要应用于建筑、汽车、航空等领域,用来模拟研究对象的使用环境以检验被研究对象的动力特性、可靠性等。随着人们对建筑物,特别是对建筑物安全性的提高,作为检验抗震性能主要工具的地震模拟振动台系统的性能要求也越来越高。如何使地震模拟振动台达到最优的系统性能成为研究的重要方向。 地震模拟振动台试验要求系统自身特性应具有一定的频带宽度和稳定性,并能够实现功率大、低频性能好的功能。为了满足以上系统要求,地震模拟振动台一般采用电液伺服系统,同时为了补偿仅有位移信号控制下地震模拟振动台的频宽不足,不能实现加速度、速度控制,引入了三参量控制算法。本文从地震模拟振动台的基本构成和工作原理出发,研究了振动台的动力学特性,建立了系统仿真模型,并对三参量控制系统对伺服系统的性能影响进行了相关分析。本课题以国家自然科学基金项目“地震模拟振动台台阵系统多参量联合控制研究”为背景,针对地震模拟振动台系统复杂、三参量控制器的参数整定困难等问题,本文主要研究内容包括以下几个方面: 首先,系统分析了地震模拟振动台的系统特性,在此基础上对三参量控制理论算法进行了数值模拟。同时,研究了三参量控制参数的手动整定试验过程。研究表明:三参量控制器实现了预期的控制功能,通过引入加速度反馈控制增大了系统的阻尼比,削平了油柱共振峰,引入速度和加速度前馈控制有效的扩展了系统的工作频宽。 其次,根据专家系统调试的经验提出了一种地震模拟振动台控制参数自整定策略。通过总结专家的参数整定经验,模拟专家手动整定过程,利用一系列的整定规则表示专家知识,使参数快速精确的达到最优值,并通过Matlab仿真进行振动台控制参数的自动整定。比较自整定参数和理论计算参数下的时频域特性验证了自整定算法的正确性。 最后,通过对仅有位移控制下的振动台系统进行辨识,得到系统的传递函数,根据参数辨识结果建立与三参量控制器参数之间的数学模型,推导了以参数辨识结果为参考的三参量控制器参数的整定算法公式,整定后的参数经微调后能很好的复现输入控制信号。