地震模擬振動(dòng)臺(tái)的研制.pdf

1、地震模擬振動(dòng)臺(tái)是地震工程研究中非常重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。它可以按照人們的需要,或者模擬地震的再現(xiàn),或者進(jìn)行某種特定的振動(dòng),而被試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)模型的反應(yīng),經(jīng)相似換算后,可以作為原型在真實(shí)地震下的反應(yīng),以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震措施、減震或者避震措施的研究。隨著技術(shù)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)模型向小型化、精確化方向發(fā)展,中小功率振動(dòng)臺(tái)將得到更廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)的地震模擬振動(dòng)臺(tái)主要采取液壓驅(qū)動(dòng),污染大、建設(shè)成本高,而現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)地震模擬振動(dòng)臺(tái)卻主要來自進(jìn)口,價(jià)格高、開放性低、

2、控制性能差。為此,本文應(yīng)用伺服電機(jī)控制技術(shù),研制了一套電機(jī)伺服地震模擬振動(dòng)臺(tái),具有開放性強(qiáng)、造價(jià)低的特點(diǎn)。本文主要對(duì)地震模擬振動(dòng)臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、振動(dòng)臺(tái)性能和再現(xiàn)地震波的功能進(jìn)行了研究。本文根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),完成了電機(jī)伺服地震模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)研制和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),利用Matlab完成了最優(yōu)PID控制器的設(shè)計(jì),通過進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了最優(yōu)PID控制器設(shè)計(jì)的合理性。進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)正弦響應(yīng)實(shí)驗(yàn),通過振動(dòng)臺(tái)傳感器系統(tǒng)的測(cè)試,驗(yàn)證了振動(dòng)臺(tái)跟

3、蹤正弦激勵(lì)信號(hào)的準(zhǔn)確性。完成了伺服驅(qū)動(dòng)器的差動(dòng)輸入位置控制模式、模擬量電壓增益式速度控制模式、模擬量電壓增益式力矩控制模式三種實(shí)驗(yàn),證明了振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)具有很高定位控制精度,得到了在小幅值控制電壓輸入下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨控制電壓的變化而線性變化的結(jié)論,為振動(dòng)臺(tái)調(diào)試時(shí)選擇補(bǔ)償電壓提供了依據(jù)。并通過進(jìn)行基于土木一階Benchmark剪切模型的掃頻實(shí)驗(yàn),對(duì)比該標(biāo)準(zhǔn)模型的固有頻率,驗(yàn)證了振動(dòng)臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)模型掃頻分析的正確性。為了真實(shí)再現(xiàn)地震波,對(duì)三條