地震模拟振动台的控制多采用三参量控制作为底层控制算法,三参量控制参数多,整定耗时费力。提出一种基于LSTM(长短时记忆网络)的振动台三参量控制参数整定算法。将振动台系统的测试加速度输入和输出数据分为训练集、测试集和验证集,建立并训练一个LSTM深度网络用以模拟振动台的系统模型;针对LSTM深度网络模型引入新的三参量控制环节,采用梯度下降法进行控制参数的离线整定;最后将整定参数与控制系统原参数进行合并用于实机验证。结果表明:所提出的整定方法可以达到优于手动调参的结果,整定过程通过系统模型离线完成,不需实机运行,具有效率高、效果好的优点.

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。

为实现电动振动台振动输出力的高精度跟随控制,对电动振动测试实验系统的数学模型和速度估计方法进行实验研究。运用机理法建立了系统数学模型,并通过递推最小二乘法算法辨识出模型中的未知参数。采用基于输出力、位移和速度的三参量控制器作为控制算法。由于速度信号缺乏有效的传感元件,采用基于加速度和位移的卡尔曼滤波器来估计三参量反馈信号中的速度信号,以此克服直接用位移差分获得速度信号所产生的量化噪声。构建以Twin CAT实时控制软件为基础的振动输出力跟随控制实验系统,实验结果证明采用卡尔曼滤波器能有效消除系统的量化噪声。

采用4-2-1构型研制的电液伺服六自由度地震模拟振动台,台面尺寸设计为2.5*2.5米,承载能力为5吨。采用三参量控制方式开发控制系统和控制软件,实现了振动台的位移、速度、加速度控制。对建成后的地震模拟振动台进行了各项性能指标测试,结果表明该振动台能够实现高精度再现随机波(地震波)的位移、速度和加速度波形功能,各项技术指标都达到甚至超过设计指标。为结构和构件试验研究提供了重要的手段,也为今后的振动台建造提供了借鉴基础。

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。