针对地震模拟振动台改造的需要,应用迭代学习控制理论,在振动台作动器位移PID控制的基础上构建外部加速度闭环,组成双闭环控制。采用Matlab进行了仿真,验证了算法的正确性和适用性。进行了控制系统软硬件的改造和开发,设计了简易的试验构件,通过大量的离线迭代实验,达到了理想控制效果,验证了改造后控制系统的性能。并进行了在线实时迭代学习控制的探索和多次试验。该研究对地震模拟振动台试验研究有重要意义。

大量的结构抗震试验需要使用单自由度振动台;将振动台纳入互联网中,可实现远程控制;振动台试验中,由于台体、构件的影响,以及作动器的非线性,传统PID控制已经达不到控制要求;提出在激励源(作动器)经典PID闭环控制的基础上,通过在台面上配置反馈通道,构建一个外部的控制闭环,组成双闭环控制系统,外部闭环控制采用离线迭代学习算法;对振动台控制系统进行了MATLAB仿真,达到了理想的控制效果;应用迭代控制理论来改造单自由度振动台控制系统,有很大的理论和实际意义。

在地震模拟振动台控制系统中,常用三参量控制实现加速度信号控制,但目前三参量参数理论整定方法存在效果不佳、智能化程度不高等问题。针对三参量控制参数整定问题,提出一种基于粒子群算法的三参量控制参数整定算法,利用粒子群算法的寻优能力完成三参量参数整定研究。仿真结果显示,与理论值相比,粒子群算法自整定值控制下地震模拟振动台波形复现精度得到提高,表明粒子群算法实现地震模拟振动台三参量控制系统参数整定,算法有效。

为解决传统控制方法下电液伺服振动台复现波形精度不高的问题,对5种迭代学习控制算法进行了对比研究。采用的迭代学习控制算法包括时域迭代算法和频域迭代算法,时域迭代算法有P型学习律和PD型学习律,频域迭代算法有直接迭代、修正迭代和幂指数迭代,通过振动台仿真模型对比研究各种方法的控制效果。研究结果表明:在相同模型和相同波形条件下,所采用的5种算法中,频域迭代算法优于时域迭代算法,频域迭代算法下波形的相关系数可达98%以上,最大峰

多台振动台组合而成的多功能台阵在工程试验中的优势逐渐体现出来，是目前振动台发展的趋势。完成一个大型台阵的搭建，多振动台之间的协同运动是首要解决的问题。以三台地震模拟振动台搭建而成的台阵为研究对象，使用基于超高速以太网EtherCAT技术设计实时高性能伺服控制系统，给出了系统软硬件设计方案。运用一主六从的网络结构，控制三振动台同步运动，最终实现三振动台位置同步、速度同步、加速度同步。显示出EtherCAT伺服控制系统在处理高密度实时数据有着优秀的控制伺服电机能力，以及基于总线的多轴组网控制能够有效解决多台伺服电机并联实时控制问题。

研制了一种数字控制阻尼负载模拟器可以模拟Bouc-Wen等非线性滞回模型通过设定参数来模拟不同的负载特性。如果应用在地震模拟振动台实验中通过改变负载模拟器参数就可以模拟成不同类型的阻尼器一方面可以研究阻尼器对结构的减振效果另一方面可以研究不同类型结构所需要的最优阻尼器参数。该阻尼负载模拟器可以广泛应用于实验领域来代替阻尼器是一种主动调节型的阻尼器。

该文介绍了自主研制的地震模拟振动台的总体设计、系统结构设计方案及其控制系统，对地震模拟振动台研制中的关键技术进行了探讨。

采用伺服控制技术开发了地震模拟振动台及其控制系统，包括振动台的控制器和控制软件，采用复合控制方式实现了位移、速度、加速度控制。驱动设备可以是数字电动缸，也可以是数字液压缸，对于小吨位的地震模拟振动台采用数字电动缸；对于大吨位的地震模拟振动台采用数字液压缸可以获得大的激振力。在数字电动振动台和数字液压振动台上进行了测试实验，结果表明地震波的位移、速度和加速度波形都得到高精确的再现。

通过研究振动台液压系统的工作原理建立了地震模拟振动台液压系统的仿真模型。建立模型时考虑了作动器刚度、阻尼等多种因素的影响;并对主要参数的敏感度进行了分析。结果表明：该模型的计算结果与振动台的实际响应较为吻合具有较高的精确度可为数字化振动台系统的设计提供参考。