导　　师： 吴斌

学科专业： H1402

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 哈尔滨工业大学

摘　　要： 结构试验是评价结构抗震性能的有效手段。和传统的结构试验技术相比,实时子结构试验在检验速度相关型结构构件的真实性能,以及足尺试验等方面有明显的优势而得到重视。但是实时子结构试验在系统加载控制等方面的要求比传统的试验方法更严格,因此控制器的性能对试验至关重要。在试验过程中,传统的PID控制器参数的确定和试件动力特性有关,当试件进入非线性状态,控制器参数需重新标定,否则控制效果会下降甚至发散。本文在已有的电液伺服加载系统数学模型的基础上建立了其LQR控制方法,并将其应用于实时子结构试验的数值仿真分析。首先,对Jung建立的电液伺服系统的传递函数模型进行了修正,讨论了影响非线性模型流量饱和的因素。根据修正后的传递函数模型,利用内模设计原理设计了LQR控制器。其次,对如何选取LQR控制器的最优增益进行了讨论,将LQR控制器应用于单自由度实时子结构试验仿真,并将仿真结果和PID控制下的仿真进行了对比。结果表明:当非线性模型达到流量饱和时,两种控制器具有同样的控制效果,当未达到流量饱和时,LQR控制对不同刚度的试件具有更好的控制效果和鲁棒性。仿真结果还表明,随着阶跃命令的减小,LQR控制下系统响应的时滞减小。最后,对多自由度实时子结构试验进行了数值仿真,结果表明,改变试件刚度,LQR控制器有很好的鲁棒性,数值仿真结果和精确解吻合很好。采用PID控制,当试件刚度改变时,控制器的鲁棒性较差。当电液伺服系统未达到流量饱和时,LQR控制下系统具有更小的时滞和更好的稳定性,时程仿真结果更精确。

关 键 词： 实时子结构试验 控制 控制 鲁棒性

分 类 号： [TU317]

领　　域： [建筑科学]