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等效力控制方法在拟动力试验中的应用

地震工程与工程振动 2010年第2期30卷 79-85页

作者：许国山吴斌哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了避免用复杂的迭代求解拟动力试验隐式逐步积分方法的非线性运动方程,作者提出了一种用反馈控制求解的方法—等效力控制方法。这篇文章首先介绍等效力控制方法的原理;然后通过数值模拟和试验验证此方法的有效性。数值模拟和试验的结... 详细信息

为了避免用复杂的迭代求解拟动力试验隐式逐步积分方法的非线性运动方程,作者提出了一种用反馈控制求解的方法—等效力控制方法。这篇文章首先介绍等效力控制方法的原理;然后通过数值模拟和试验验证此方法的有效性。数值模拟和试验的结果都表明,当选用合理的等效力控制器参数时,此方法可以取得非常好的稳定性和精度。数值模拟的结果还表明尽管等效力控制方法是以力作为反馈控制的对象,此方法能有效完成对具有负刚度试件的加载。

关键词：拟动力试验等效力控制方法比例-积分控制器稳态误差负刚度

采用等效力控制方法的非线性结构实时子结构试验

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振动工程学报 2010年第3期23卷 237-242页

作者：许国山吴斌哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构试验,采用比例-微分(PD)控制器的等效力控制方法会使等效力响应产生稳态误差,从而使试验结果失真。文章用比例-积分(PI)控制... 详细信息

等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构试验,采用比例-微分(PD)控制器的等效力控制方法会使等效力响应产生稳态误差,从而使试验结果失真。文章用比例-积分(PI)控制器代替PD控制器以解决此问题。介绍了实时子结构试验等效力控制方法,进行了等效力控制器设计,并通过数值模拟和试验验证了采用PI控制器的等效力控制方法对非线性结构实时子结构试验的有效性。数值模拟与试验的结果都表明,对于非线性体系的试验,采用PI控制器的等效力控制方法可以取得非常好的效果。

关键词：实时子结构试验等效力控制方法比例-积分控制器非线性结构

采用滑动模态控制器的实时子结构试验等效力控制方法

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振动与冲击 2012年第7期31卷 27-33页

作者：周惠蒙吴斌哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构实时子结构试验的等效力控制方法,采用滑动模态控制器代替PD和PI控制器。滑动模态控制是一种非线性控制器,适合线性和非线性... 详细信息

等效力控制方法用反馈控制代替数学迭代过程求解实时子结构试验隐式逐步积分方法的非线性方程。对于非线性结构实时子结构试验的等效力控制方法,采用滑动模态控制器代替PD和PI控制器。滑动模态控制是一种非线性控制器,适合线性和非线性系统的控制。线性弹簧试件的实时子结构试验模拟和试验验证了这种控制方法的可行性。防屈曲支撑试件试验模拟和试验的结果表明,非线性系统的等效力控制方法试验,滑动模态控制有较好的控制效果。

关键词：等效力控制方法滑动模态控制实时子结构试验非线性

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采用力控制加载的拟动力试验等效力控制方法

振动工程学报 2013年第3期26卷 451-458页

作者：谭晓晶吴斌王贞哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

等效力控制方法是求解非线性微分方程的隐式积分方法,可很好地应用到拟动力试验中。但是这种方法是基于位移控制加载提出的,对于大刚度结构拟动力试验,采用位移控制加载试验将难以进行,为此提出了力控制加载模式下的等效力控制方法。通... 详细信息

等效力控制方法是求解非线性微分方程的隐式积分方法,可很好地应用到拟动力试验中。但是这种方法是基于位移控制加载提出的,对于大刚度结构拟动力试验,采用位移控制加载试验将难以进行,为此提出了力控制加载模式下的等效力控制方法。通过设计一个反力分配系数,使得加载设备采用力控制模式工作,并且采用比例-积分控制器实现等效力的反馈控制。理论分析和数值模拟表明,该方法是一种无条件稳定、无需数值迭代求解的数值积分方法;当选取了合适的控制器参数时,就能消除控制系统的稳态误差。试验结果证明,对于大刚度结构拟动力试验,采用力控制加载得到的试验结果要比采用位移控制得到的结果准确。研究表明,该方法可以很好地应用到大刚度结构拟动力试验中。

关键词：拟动力试验大刚度结构力控制等效力控制方法比例-积分控制器

基于等效力控制方法TLD减振结构振动台子结构试验

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地震工程与工程振动 2015年第5期35卷 113-119页

作者：许国山郑震云杨凯博谭晓晶吴斌结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 中国建筑上海设计研究院有限公司上海200063 云南省建筑科学研究院云南昆明650223

通常采用数值模拟和小比例尺试验的方法研究调谐液体阻尼器(TLD)对结构的减振控制效果。由于TLD依靠水的晃动来提供减振力,精确的数值模型不易建立;另外,振动台模型试验又只能进行小比例尺试验,难以真实反映原型结构性能。为了解决这个... 详细信息

通常采用数值模拟和小比例尺试验的方法研究调谐液体阻尼器(TLD)对结构的减振控制效果。由于TLD依靠水的晃动来提供减振力,精确的数值模型不易建立;另外,振动台模型试验又只能进行小比例尺试验,难以真实反映原型结构性能。为了解决这个问题,提出基于等效力控制方法的振动台子结构试验方法,以真实揭示TLD减振控制结构的抗震性能。通过试验研究得到如下结论:(1)惯性试件的振动台子结构试验结果与精确解吻合很好,表明基于等效力控制方法振动台子结构试验具有很好的精度;(2)TLD减振控制三层钢框架系统的振动台全结构和子结构试验结果吻合较好,进一步证明了基于等效力控制方法振动台子结构试验具有很好的精度。

关键词：调谐液体阻尼器振动台子结构试验等效力控制方法减振控制动力子结构

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基于L稳定实时协调算法的等效力控制方法

地震工程与工程振动 2014年第S1期34卷 758-762页

作者：周惠蒙谭晓晶吴斌戴君武杨永强中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 云南省建筑科学研究院云南昆明650223 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

实时混合模拟将结构的关键部位作为试验子结构进行试验,而其他部分作为数值子结构在计算机中计算,通过作动器对试验子结构的加载来实现二者边界的协调。由于作动器一般采用位移控制,数值子结构和试验子结构之间往往位移的同步较好,而加... 详细信息

实时混合模拟将结构的关键部位作为试验子结构进行试验,而其他部分作为数值子结构在计算机中计算,通过作动器对试验子结构的加载来实现二者边界的协调。由于作动器一般采用位移控制,数值子结构和试验子结构之间往往位移的同步较好,而加速度同步的误差较大,这将降低实时混合模拟的准确性。为了提高实时混合模拟中加速度控制的精度,提出了基于L稳定实时协调(LSRT)算法的等效力控制方法。纯惯性试件的实时混合试验仿真验证了这种方法的可行性。

关键词：实时混合模拟等效力控制方法 LSRT算法显式加速度控制

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基于位移反馈控制的等效力控制方法

土木工程学报 2013年第S1期46卷 185-189页

作者：许国山李云隆吴斌哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

等效力控制方法应用反馈控制的方法求解非线性方程,使隐式逐步积分算法成功应用于实时子结构试验中。等效力控制方法应用力-位移转换系数将等效力转换为位移命令,以使作动器按照传统的位移控制模式对试件加载。力-位移转换系数与试件的... 详细信息

等效力控制方法应用反馈控制的方法求解非线性方程,使隐式逐步积分算法成功应用于实时子结构试验中。等效力控制方法应用力-位移转换系数将等效力转换为位移命令,以使作动器按照传统的位移控制模式对试件加载。力-位移转换系数与试件的刚度有关,粗略方法是用结构的起始刚度,若要提高精度必须准确估计试件的刚度(如上一步割线刚度)。对于复杂的多自由度结构,计算其准确的割线刚度是非常困难的。为解决这个问题,提出不采用力-位移转换系数的方法,即采用基于位移反馈控制的等效力控制方法,通过数值模拟和试验验证所提方法的有效性。研究结果表明,提出的不采用力-位移转换系数的基于位移反馈控制的等效力控制方法具有较好的稳定性和精度。

关键词：等效力控制方法拟动力试验力-位移转换系数精度

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等效力控制方法及其在混合试验中的应用

防灾减灾工程学报 2010年第S1期30卷 152-159页

作者：许国山吴斌邓利霞陈再现李妍欧进萍姜洪斌王焕定王凤来哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学威海校区土木工程学院山东威海264209 中国石油大学(北京)石油天然气工程学院北京102249 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024

对于大型复杂结构的实时(拟动力)子结构试验,更适宜用无条件稳定的逐步积分方法。隐式逐步积分方法通常是无条件稳定的,然而需要复杂耗时的迭代求解非线性方法。为了避免迭代过程,等效力控制方法用反馈控制求解非线性方程,使隐式逐步积... 详细信息

对于大型复杂结构的实时(拟动力)子结构试验,更适宜用无条件稳定的逐步积分方法。隐式逐步积分方法通常是无条件稳定的,然而需要复杂耗时的迭代求解非线性方法。为了避免迭代过程,等效力控制方法用反馈控制求解非线性方程,使隐式逐步积分方法在实时子结构试验中的应用成为可能。本文首先以平均加速度法为例介绍等效力控制方法的原理、关键参数的选取;然后介绍基于等效力控制的能量守恒子结构试验方法和隐式中点法;最后介绍这些方法在以防屈曲支撑阻尼器为试件的单自由度简化结构、以磁流变阻尼器为试件的海洋平台结构的实时子结构试验,以及装配式钢筋混凝土剪力墙结构和框支配筋砌块短肢剪力墙结构拟动力试验中的应用。研究结果表明:这三种等效力控制方法都具有很好的精度,等效力控制方法相对于中心差分法具有更好的稳定性。

关键词：实时子结构试验拟动力试验等效力控制方法能量守恒方法隐式中点法

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等效力控制方法及其在混合试验中的应用

等效力控制方法及其在混合试验中的应用