工程力学 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (9): 37-43.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0384

• 基本方法 • 上一篇    下一篇

实时混合试验的自适应时滞补偿方法

王贞1,2,3, 李强1,2,3, 吴斌1,2,3   

  1. 1. 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室, 哈尔滨 150090;
    2. 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室, 哈尔滨 150090;
    3. 哈尔滨工业大学土木工程学院, 哈尔滨 150090
  • 收稿日期:2017-05-19 修回日期:2018-01-18 出版日期:2018-09-29 发布日期:2018-09-15
  • 通讯作者: 王贞(1983-),男,安徽人,讲师,博士,主要从事结构抗震试验方法研究(E-mail:zhenwang@hit.edu.cn). E-mail:zhenwang@hit.edu.cn
  • 作者简介:李强(1994-),男,黑龙江人,硕士,主要从事实时混合试验方法研究(E-mail:923918245@qq.com);吴斌(1970-),男,湖北人,教授,博士,博导,主要从事结构振动控制和结构抗震试验方法研究(E-mail:bin.wu@hit.edu.cn).
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2016YFC0701106);青年科学基金项目(51408157,51408080);黑龙江省自然科学基金项目(LC201423);高等学校博士学科点专项基金项目(20132302110065);河北省交通运输厅科学技术项目计划项目(KT2)

ADAPTIVE DELAY COMPENSATION METHOD FOR REAL-TIME HYBRID TESTING

WANG Zhen1,2,3, LI Qiang1,2,3, WU Bin1,2,3   

  1. 1. Key Lab of Structures Dynamic Behavior and Control of the Ministry of Education, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
    2. Key Lab of Smart Prevention and Mitigation of Civil Engineering Disasters of the Ministry of Industry and Information Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
    3. School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China
  • Received:2017-05-19 Revised:2018-01-18 Online:2018-09-29 Published:2018-09-15

摘要: 实时混合试验是由拟动力试验发展而来,时滞问题是实时混合试验的核心问题。传统时滞补偿方法往往假定试验中时滞不变,然而加载系统的非线性以及试件性能的变化可能导致系统时滞变化,使得此类方法性能不够理想。该文针对变时滞实时混合试验提出了基于模型参数识别的自适应时滞补偿方法。该方法将伺服系统简化为离散模型,通过在线参数估计确定系统状态,从而对伺服系统进行在线时滞补偿。该文首先阐述了该方法的原理,再通过数值模拟验证了方法的可行性与精度,并分析了不同模型对补偿的影响。

关键词: 实时混合试验, 时滞补偿, 自适应, 离散模型, 精度

Abstract: Delay and its compensation are key problems for Real-time Hybrid Testing (RHT), which was developed from the pseudo-dynamic testing method. Conventional compensation methods are mostly based on constant delay assumption. However, system delay changes during tests due to system nonlinearity and performance change of the specimen, which results in undesirable test results. This paper proposes an adaptive delay compensation method based on online model parameter identification for RHT. The proposed method uses discrete models to simulate the servo loading system, online parameter identification to attain the loading system state; then the system delay is compensated based on this model. This paper firstly describes the method, and then numerically validates the feasibility and the effectiveness. The effect of different models is demonstrated as well.

Key words: real-time hybrid testing, delay compensation, adaptive, discrete model, accuracy

中图分类号: 

  • TU317+.9
[1] Nakashima M, Kato H, Takaoka E. Development of real-time pseudodynamic testing[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 1992, 21(1):79-89.
[2] Darby A, Williams M, Blakeborough A. Stability and delay compensation for real-time substructure testing[J]. Journal of Engineering Mechanics, 2002, 128(12):1276-1284.
[3] 邱法维, 钱稼茹, 陈志鹏. 结构抗震实验方法[M]. 北京:科学出版社, 2000:72. Qiu Fawei, Qian Jiaru, Chen Zhipeng. Seismic test methodology for structures[M]. Beijing:Science Press, 2000:72. (in Chinese)
[4] Mercan O, Ricles J M. Stability analysis for real-time pseudodynamic and hybrid pseudodynamic testing with multiple sources of delay[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 2008, 37:1269-1293.
[5] 王倩颖. 实时子结构试验方法及其应用[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2007:44-86. Wang Qianying. Real-time substructure testing method and its application[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2007:44-86. (in Chinese)
[6] 唐贞云, 陈适才, 张金喜, 等. 基于振动台的实时动力子结构实验系统稳定性预测研究[J]. 工程力学, 2016, 33(12):217-224. Tang Zhenyun, Chen Shicai, Zhang Jinxi, et al. Study on the stability prediction of real-time dynamic substructuring system based on shaking table[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(12):217-224. (in Chinese)
[7] Horiuchi T, Konno T. A new method for compensating actuator delay in real-time hybrid experiments[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, 2001, 359:1786-1893.
[8] Bonnet P A. The development of multi-axis real-time substructure testing[D]. Oxford:University of Oxford, 2006.
[9] Ahmadizadeh M, Mosqueda G, Reinhorn A M. Compensation of actuator delay and dynamics for real-time hybrid structural simulation[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2008, 37(1):21-42.
[10] Yunbyeong C, Kazemibidokhti K, Ricles J M. Adaptive time series compensator for delay compensation of servo-hydraulic actuator systems for real-time hybrid simulation[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 2013, 42:1697-1715.
[11] Wang Z, Wu B, Bursi O S, et al. An effective online delay estimation method based on a simplified physical system model for real-time hybrid simulation[J]. Smart Structures and Systems, 2014, 14(6):1247-1267.
[12] Chae Y, Rabiee R, Dursun A, et al. Real-time force control for servo-hydraulic actuator systems using adaptive time series compensator and compliance springs[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2018, 47:854-871. https://doi.org/10.1002/eqe.2994
[13] 周锐, 陈宗基. 自适应技术的理论及应用-控制、滤波、预报[M]. 北京:国防工业出版社, 2009:134-189. Zhou Rui, Chen Zongji. Theory and applications of adaptive technique-control, filter, forecast[M]. Beijing:National Defence Industry Press, 2009:134-189. (in Chinese)
[14] 庞中华, 崔红. 系统辨识与自适应控制MATLAB仿真[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2009:27-45. Pang Zhonghua, Cui Hong. Simulations of system identification and adaptive control using MATLAB[M], Beijing:Beihang University Press, 2009:27-45. (in Chinese)
[1] 彭天波, 李翊鸣, 吴意诚. 叠层天然橡胶支座抗震性能的实时混合试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 300-306.
[2] 王永亮, 鞠杨, 陈佳亮, 杨永明, Li C F. 自适应有限元-离散元算法、ELFEN软件及页岩体积压裂应用[J]. 工程力学, 2018, 35(9): 17-25,36.
[3] 袁全, 袁驷, 李易, 闫维明, 邢沁妍. 线性元时程积分按最大模自适应步长公式的证明[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 9-13.
[4] 唐贞云, 郭珺, 洪越, 李易, 李振宝. 多自由度实时子结构试验系统稳定性分析方法[J]. 工程力学, 2018, 35(3): 22-29.
[5] 袁驷, 袁全, 闫维明, 李易, 邢沁妍. 运动方程自适应步长求解的一个新进展——基于EEP超收敛计算的线性有限元法[J]. 工程力学, 2018, 35(2): 13-20.
[6] 初明进, 张庆池, 刘继良, 邱臻, 王琳, 谢天宇. 配置不同水平钢筋的自适应分缝剪力墙受剪性能试验研究[J]. 工程力学, 2018, 35(2): 214-220.
[7] 潘兆东, 谭平, 周福霖. 基于保性能自适应RBF神经网络的MR半主动非线性鲁棒分散控制[J]. 工程力学, 2018, 35(10): 47-55.
[8] 李雁军, 吕大刚, 王震宇. 基于自适应POA和IDA的RC框架填充墙结构超强系数分析[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊): 197-201.
[9] 刘占科, 周绪红. 薄壁构件横截面不对称参数的通用求和公式[J]. 工程力学, 2017, 34(5): 23-29.
[10] 杨成, 唐泽楠, 常志旺, 黄国庆, 徐腾飞. 基于经验模态分解的速度脉冲型地震动量化识别[J]. 工程力学, 2017, 34(4): 206-212.
[11] 程靖, 陈力. 闭链双臂空间机器人动力学建模及力矩受限情况下载荷运动自适应控制[J]. 工程力学, 2017, 34(2): 235-241.
[12] 钟博, 叶康生, 袁驷. 基于p型超收敛计算的一维有限元自适应分析[J]. 工程力学, 2016, 33(增刊): 23-28.
[13] 庞林, 林皋, 钟红. 比例边界等几何方法在断裂力学中的应用[J]. 工程力学, 2016, 33(7): 7-14.
[14] 司理涛, 赵岩, 张亚辉. 移动随机线源荷载作用下黏弹性半空间体的动力响应[J]. 工程力学, 2016, 33(6): 98-106.
[15] 刘纲, 罗钧, 秦阳, 张建新. 基于改进MCMC方法的有限元模型修正研究[J]. 工程力学, 2016, 33(6): 138-145.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李忠献,黄 信. 行波效应对深水连续刚构桥地震响应的影响[J]. 工程力学, 2013, 30(3): 120 -125 .
[2] 王进廷;张楚汉;金峰. 有阻尼动力方程显式积分方法的精度研究[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 1 -5 .
[3] 熊铁华;常晓林. 响应面法在结构体系可靠度分析中的应用[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 58 -61 .
[4] 贾超;张楚汉;金峰;程卫帅. 可靠度对随机变量及失效模式相关系数的敏感度分析及其工程应用[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 12 -16,1 .
[5] 史宝军;袁明武;宋世军. 流体力学问题基于核重构思想的最小二乘配点法[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 17 -21,3 .
[6] 杨璞;刘应华;袁鸿雁;岑章志. 计算结构极限载荷的修正弹性补偿法[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 21 -26 .
[7] 罗战友;夏建中;龚晓南. 不同拉压模量及软化特性材料的球形孔扩张问题的统一解[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 22 -27 .
[8] 吴琛;周瑞忠. 小波基无单元法及其与有限元法的比较[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 28 -32 .
[9] 曹晖;Michael I. Friswell. 基于模态柔度曲率的损伤检测方法[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 33 -38 .
[10] 李华波;许金泉;杨震. 等厚双层涂层材料受切向集中力作用的三维理论解[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 45 -51 .
X

近日,本刊多次接到来电,称有不法网站冒充《工程力学》杂志官网,并向投稿人收取高额费用。在此,我们郑重申明:

1.《工程力学》官方网站是本刊唯一的投稿渠道(原网站已停用),《工程力学》所有刊载论文必须经本刊官方网站的在线投稿审稿系统完成评审。我们不接受邮件投稿,也不通过任何中介或编辑收费组稿。

2.《工程力学》在稿件符合投稿条件并接收后会发出接收通知,请作者在接到版面费或审稿费通知时,仔细检查收款人是否为“《工程力学》杂志社”,千万不要汇款给任何的个人账号。请广大读者、作者相互转告,广为宣传!如有疑问,请来电咨询:010-62788648。

感谢大家多年来对《工程力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我们!

《工程力学》杂志社

2018年11月15日