[发明专利]一种电动振动台在线修正迭代控制方法

说明书

本发明公开了一种电动振动台在线修正迭代控制方法，用于地震模拟实验，该方法以系统辨识估计频响函数为基础，通过截取频响函数有效频率区间和幅值饱和限幅，计算系统逆频响函数，去除干扰信号对迭代精度的影响；直通模式下，通过逆频响函数直接计算得到首轮内环加速度驱动信号；改进传统迭代算法固定学习率的弊端，使用自动变步长函数，针对不同频段采用不同的学习率；离线过程利用上一轮振动台台面采集的加速度输出信号和加速度参考波形信号的误差迭代得到下一轮试验的基准驱动信号；在线过程利用实时加速度误差进一步修正驱动信号，给予控制器在线反馈，使得振动台系统可以高精度复现参考加速度波形，提高迭代算法收敛速度。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种电动振动台在线修正迭代控制方法。

背景技术

振动测试平台作为一种激振设备，已经被广泛地应用在航空航天、车辆交通、建筑结构和地震模拟等众多工程领域，主要用于获取机械和电子产品零部件或装配体的结构强度、共振频率、可靠性及稳定性等特性信息。其中电动式振动台以其工作频段宽、波形易控制等诸多优点而备受青睐。地震模拟振动台可以在实验室很好地再现地震过程以及进行人工地震波的实验，是目前研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法。

目前，国内外大多数的地震模拟振动台采用了PID控制、三参量控制和离线迭代控制。但由于振动台系统本质上是一个非线性时变系统，系统中包含着大量的非线性因素，目前在地震模拟振动台控制中采用的技术一般都是针对线性系统的控制方法。同时，传统的离线迭代控制方法由于采用固定不变的频响函数，系统辨识估计的频响函数与实际系统真实模型存在较大误差；在上一轮迭代试验后离线计算得到本轮的内环驱动信号，仅考虑上一轮的系统状态，忽略在线过程的输出误差，容易造成收敛困难甚至系统发散。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动振动台在线修正迭代控制方法，该方法以系统辨识估计频响函数为基础，离线过程利用上一轮振动台台面采集的加速度输出信号和参考波形信号得到的控制误差迭代计算得到下一轮的基准驱动信号，在线过程利用实时加速度误差进一步修正驱动信号，给予控制器在线反馈，使得振动台系统可以高精度复现参考加速度波形。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电动振动台在线修正迭代控制方法，用于地震模拟实验，该方法基于双环迭代控制系统实现，外环采用迭代控制策略，内环采用三参量控制策略，该方法包括以下步骤：

步骤1、根据加速度扫频激励信号c(k)和振动台台面采集的加速度输出信号y(k)计算系统频响函数H(f)；

步骤2、根据设置的初始频率和终止频率，由系统频响函数H(f)计算逆频响函数H^-1(f)；

步骤3、直通模式下，由加速度参考波形信号的傅里叶变换y_d(f)和系统逆频响函数H^-1(f)计算得到内环首轮驱动信号u⁰(f)；

u⁰(f)＝y_d(f)·H^-1(f)

步骤4、迭代模式下，离线计算下一次迭代试验的基准驱动信号，包括如下子步骤：

步骤4-1、根据加速度参考波形信号y_d(k)和第j-1轮振动台台面采集的加速度输出信号y^j-1(k)计算第j-1轮的误差信号e^j-1(k)：

e^j-1(k)＝y_d(k)-y^j-1(k)

步骤4-2、求内环第j轮驱动信号的频谱修正量u_corr^j(f)：