论文部分内容阅读
地震模拟振动台是研究结构抗震性能的重要试验设备之一,主要由液压源系统、控制系统、液压伺服系统及机械系统等子系统组成,构成较复杂。目前国内外相关研究工作主要基于在Simulink中建立的振动台的数学模型展开研究。本文以北京工业大学的3m×3m、1m×1m振动台为研究对象,基于MSC.Easy5仿真平台,对地震模拟振动台系统进行建模仿真,主要研究工作包括如下几个方面: (1)地震模拟振动台的控制系统分析 介绍了振动台的控制系统、液压伺服机械系统、液压源系统等子系统的组成。基于Easy5建立了振动台的线性数学模型,分析了控制系统参数对系统的影响:位移反馈可使作动器定位;速度反馈可调节系统的油柱共振频率,拓宽系统频带;加速度反馈可调节系统的阻尼比,提高系统稳定性。Easy5可以很好的模拟振动台系统的特性,可以用于地震模拟振动台的精细化建模和其控制系统的复杂算法研究。 (2)地震模拟振动台液压伺服机械系统建模与仿真分析 基于Easy5,对振动台系统的液压伺服动力系统、机械系统及基础进行了物理建模,并建立了相对应的数学模型、力学模型,通过仿真分析验证了模型的有效性和正确性;通过改变对应的模型参数,仿真分析出伺服阀频响特性、液压固有特性、基础、活塞杆刚度、台面特性对系统的影响,并为振动台的设计提供参考依据。选择伺服阀时可取最高使用频率的1.5倍以上,而且要大于液压系统的自振频率;阻尼比一般选择在0.5-0.9之间;液压固有频率ωh增大,系统的稳定裕量增大,稳定性提高,提高了系统的频宽和精度;液压阻尼比影响地震模拟振动台系统的稳定性和稳定裕量;随着地基刚度的增大,基础顶部的加速度、位移都减小,一定程度上影响了周围的环境及振动台的波形再现精度;随着活塞杆刚度的变化,液压系统的谐振峰频率越高,可知系统的谐振对系统的稳定性影响越小,而随着刚度的增大,液压系统相位裕值越大;随着台面刚度的增大,系统的使用频带变宽;设计及控制系统的参数自整定过程中需要充分考虑台面的特性。 (3)地震模拟振动台的液压源系统的设计与分析 基于Easy5建立了液压源系统的物理模型,仿真分析了溢流阀和蓄能器在液压源中的作用:溢流阀在液压源系统中起到调压、稳压及通油的作用;蓄能器不仅起到稳压、作为动力源的作用,还能提高系统的波形再现能力。