[发明专利]一种适用于实时混合试验的两级时滞补偿方法

说明书

一种适用于实时混合试验的两级时滞补偿方法。在实时混合试验中难以避免引入时滞，从而影响试验结果的精度和可靠性，而常规的时滞补偿方法在非线性实时混合试验、高频系统实时混合试验中补偿效果欠佳。本发明为通过对加载系统进行一级粗略补偿后，再利用基于离散模型的自适应时滞补偿方法对加载系统的残余时滞进行二次精细补偿的过程。本发明能够较好补偿由于加载系统和其他参数不确定性引起的加载控制误差，有效提高了加载系统的精度和鲁棒性，保障了实时混合试验数据的可靠性。

技术领域：

本发明具体涉及一种适用于实时混合试验的两级时滞补偿方法。

背景技术：

实时混合试验模拟分析对象分为数值子结构和试验子结构两部分，并通过液压伺服加载系统来实现子结构间的边界条件。伺服加载系统准确实现子结构间边界条件，是保证试验结果可靠性的前提条件。由于伺服加载系统是动力系统，其在实测位移和命令位移之间不可避免地引入时滞，影响试验结果的精度和可靠性。因此，时滞补偿是实时混合试验的关键技术之一。应用最广泛的时滞补偿方法是多项式外插法，该方法假定系统时滞为定值，尽管在实际实时混合试验中时滞常常是变化的。同时，加载系统并非纯延迟系统，还存在幅值误差。自适应补偿方法可以较好地适应时滞变化，但其性能往往取决于参数的估计精度。当时滞变化较大时，参数估计常常难以保证较高精度。因此，现有补偿方法具有一定局限性。

在机械、航天、桥梁等领域的实时混合试验中，为了最大程度地复现真实动力响应，常常需要高精度实现较高频率的期望位移。常规时滞补偿方法对较低频的线性实时混合试验具有较好的控制效果，但应用于高频加载命令的实时混合试验时，常不同程度上放大高频信号，导致控制性能较差，甚至出现发散的现象。

发明内容：

为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种适用于实时混合试验的两级时滞补偿方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种适用于实时混合试验的两级时滞补偿方法，该方法为通过对加载系统进行一级粗略补偿后，再利用基于离散模型的自适应时滞补偿方法对加载系统的残余时滞进行二次精细补偿的过程。

作为优选方案：对加载系统进行一级粗略补偿和二级精细补偿的过程包括以下内容：

一级粗略补偿：根据前期离线试验得到系统时滞，利用多项式外插法对加载系统时滞进行粗略补偿；

二级精细补偿：根据基于离散模型的自适应时滞补偿方法进一步补偿加载系统时滞，首先利用试验期望位移和试验实际位移相配合估计离散模型参数，然后利用对应补偿器补偿加载系统的残余时滞。

作为优选方案：当多项式外插法为三阶多项式外插法时，根据三阶多项式外插法的计算公式得到加载系统的第i步命令位移y_c,i，具体计算公式为：

上式中，y_ac,i为多项式外插法控制模块的第i步输入位移；η为第一时间参数。

作为优选方案：第一时间参数η为加载系统时滞τ与数据点时间步长△t之比，第一时间参数η的计算公式为：

上式中，加载系统时滞τ是通过离线试验部分计算得出，△t为数据点时间步长。

作为优选方案：在二级精细补偿计算过程中，利用基于离散模型的自适应补偿方法进行计算，当参数模型为三参数模型时，通过三参数模型计算多项式外插法控制模块的第i步输入位移y_ac，i的过程如下：

y_ac，i＝θ_a，1y_m，i+θ_a，2y_m，i-1+θ_a，3y_m，i-2