[发明专利]基于楼面响应谱的振动台离线迭代控制方法

摘要

基于楼面响应谱的振动台离线迭代控制方法，解决非结构构件振动台试验中楼面响应谱与期望楼面谱一致性较差的问题。期望加速度经外环、内环迭代控制器，得到加速度命令激励振动台，带动加载框架和固定在加载框架上的非结构构件振动；将振动台台面的加速度响应反馈给内环迭代控制器进行修正迭代，建立内环位移命令与台面加速度响应的传递函数；将楼面加速度传感器测的楼面加速度响应反馈给外环迭代控制器进行修正迭代，建立外环加速度命令与楼面加速度响应的传递函数；迭代控制器的修正迭代是由命令输入和响应输出的傅氏谱得到传递函数，求期望与响应的差值，进而得到时域内输入差值和新的输入命令，形成基于楼面响应谱的振动台离线迭代控制。

主权项

基于楼面响应谱的振动台离线迭代控制方法，其特征在于：该方法包括外环迭代控制器、内环迭代控制器、基于台面加速度反馈的内闭环迭代子系统、基于楼面加速度反馈的外闭环迭代子系统、振动台加载子系统；其中，基于台面加速度反馈的内闭环迭代子系统由内环迭代控制器（4）、内环位移命令输入（5）、振动台（6）、台面加速度响应输出（9）构成；基于楼面加速度反馈的外闭环迭代子系统由外环迭代控制器（2）、外环加速度命令输入（3）、内环迭代控制器（4）、内环位移命令输入（5）、振动台（6）、加载框架（7）、楼面加速度传感器（8）、楼面加速度响应输出（10）构成；振动台加载子系统由振动台（6）、加载框架（7）构成；外环迭代控制器内部的修正迭代流程由控制存储记忆（11）、加速度命令输入uk(t) （12）、被控对象（13）、加速度响应输出yk(t) （14）、加速度命令输入uk(t)的自相关函数Rxx （15）、 傅里叶变换FFT （16）、加速度命令输入uk(t)的自功率谱Gxx(f) （17）、 加速度命令输入uk(t)与加速度响应输出yk(t)的互相关函数Rxy （18）、 加速度命令输入uk(t)与加速度响应输出yk(t)的互功率谱Gxy(f) （19）、求传递函数 （20）、 输出传递函数 （21）、期望加速度存储器（22）、期望加速度yd(t) （23）、响应差值 （24）、响应差值的傅氏谱（25）、 输入差值的傅氏谱 （26）、反傅氏变换IFFT （27）、时域内的输入差值（28）、第k+1步加速度命令输入 （29）构成；内环迭代控制器内部的修正迭代流程由控制存储记忆（11）、加速度命令输入uk(t) （12）、被控对象（13）、位移响应输出yk(t) （30）、加速度命令输入uk(t)的自相关函数Rxx （15）、 傅里叶变换FFT （16）、加速度命令输入uk(t)的自功率谱Gxx(f) （17）、 加速度命令输入uk(t)与位移响应输出yk(t)的互相关函数Rxy （31）、 加速度命令输入uk(t)与位移响应输出yk(t)的互功率谱Gxy(f) （32）、求传递函数 （33）、 输出传递函数 （34）、期望位移存储器（35）、期望位移yd(t) （36）、响应差值 （37）、响应差值的傅氏谱（38）、 输入差值的傅氏谱 （39）、反傅氏变换IFFT （27）、时域内的输入差值（40）、第k+1步加速度命令输入 （41）构成；将初始的期望加速度（1）输入到外环迭代控制器（2）中，将其转换为外环加速度命令输入（3）输入给内环迭代控制器（4），通过内环位移命令输入（5）激励振动台（6）振动，振动台台面的加速度通过台面加速度响应输出（9）反馈给内环迭代控制器（4）存储起来，建立位移命令输入到台面加速度输出之间的传递函数，在内环迭代控制器（4）中，由内环位移命令输入（5）、台面加速度响应输出（9）、期望加速度经运算迭代形成新的内环位移命令，如此迭代循环，形成基于台面加速度反馈的内闭环迭代系统；振动台（6）在位移命令的驱动下带动加载框架（7）和固定在加载框架（7）上的吊顶、管线等非结构构件一起振动，形成振动台加载系统；通过布置在加载框架（7）上的楼面加速度传感器（8），将加载框架（7）的楼面加速度响应输出（10）反馈给外环迭代控制器（2）存储起来，建立加速度命令输入到楼面加速度输出之间的传递函数，在外环迭代控制器（2）中，由期望加速度（1）、楼面加速度响应输出（10）、期望加速度经运算迭代形成新的外环加速度命令，输入给内环迭代系统，如此迭代循环，形成基于楼面加速度反馈的外闭环迭代系统；在整个系统的迭代过程中，当期望加速度（1）和楼面加速度响应输出（9）输入到外环迭代控制器（2）时，会在其内部进行修正迭代过程，其具体流程为：控制存储记忆（11）会对输入的信号进行存储，然后用加速度命令输入uk(t) （12）激励被控对象（13），使其产生加速度响应输出yk(t) （14）；同时求加速度命令输入uk(t) （12）的自相关函数Rxx （15），对自相关函数Rxx（15）进行傅里叶变换FFT （16），继而得到加速度命令输入uk(t) （12）的自功率谱Gxx(f) （17）；同时求加速度命令输入uk(t) （12）与加速度响应输出yk(t) （14）的互相关函数Rxy （18），对互相关函数Rxy （18）进行傅里叶变换FFT （16），得到加速度命令输入uk(t)（12）与加速度响应输出yk(t)（14）的互功率谱Gxy(f) （19）；用互功率谱Gxy(f) （19）比上自功率谱Gxx(f) （17）求传递函数 （20），然后输出传递函数 （21）；期望加速度存储器（22）中存储着期望加速度yd(t) （23），将期望加速度yd(t) （23）与加速度响应输出yk(t) （14）做差求得响应差值 （24），然后对其进行傅里叶变换FFT （16），得到响应差值的傅氏谱 （25），将响应差值的傅氏谱（25）与传递函数 （21）做商求得输入差值的傅氏谱 （26），对其进行反傅氏变换IFFT （27）得到时域内的输入差值 （28），然后即可求得新的加速度输入命令 （29），再输入给被控对象（13），如此迭代循环，形成外环迭代控制器（2）内部的修正迭代；内环迭代控制器（4）内部的修正迭代流程由控制存储记忆（11）会对输入的信号进行存储，然后用加速度命令输入uk(t) （12）激励被控对象（13），使其产生位移响应输出yk(t) （30）；同时求加速度命令输入uk(t) （12）的自相关函数Rxx （15），对自相关函数Rxx （15）进行傅里叶变换FFT （16），继而得到加速度命令输入uk(t) （12）的自功率谱Gxx(f) （17）；同时求加速度命令输入uk(t) （12）与位移响应输出yk(t) （30）的互相关函数Rxy （31），对互相关函数Rxy （31）进行傅里叶变换FFT （16），得到加速度命令输入uk(t)（12）与位移响应输出yk(t) （30）的互功率谱Gxy(f) （32）；用互功率谱Gxy(f) （32）比上自功率谱Gxx(f) （17）求传递函数 （33），然后输出传递函数 （34）；期望位移存储器（35）中存储着期望位移yd(t) （36），将期望位移yd(t) （36）与位移响应输出yk(t) （30）做差求得响应差值 （37），然后对其进行傅里叶变换FFT （16），得到响应差值的傅氏谱 （38），将响应差值的傅氏谱 （38）与传递函数 （34）做商求得输入差值的傅氏谱 （39），对其进行反傅氏变换IFFT （27）得到时域内的输入差值 （40），然后即可求得新的加速度输入命令 （41），再输入给被控对象（13），形成内环迭代控制器（4）内部的修正迭代；当整个系统如此迭代循环，形成基于楼面响应谱的振动台离线迭代控制方法。