[发明专利]模块式万向加载试验装置

摘要

模块式万向加载试验装置，涉及一种结构试验加载装置。本发明的目的是解决试验体空间多自由度耦合加载和多维力/位移混合控制的问题。本发明包括上台面、下台面、作动器、力传感器、位移传感器、机械万向铰、下位机控制器、坐标转换器、模式控制器、上位机控制器、系统集成控制器、数值子结构。本发明采用并联运动机制实现空间任意方向的位移加载的能力，采用双闭环控制策略实现加载装置多自由度力和位移的混合控制，本发明轴向加载能力大，可解决空间加载装置力控制加载难题，可以进行混合试验，并能组合多模块对复杂构件加载。

主权项

1.一种模块式万向加载试验装置，包括上台面(1)、下台面(2)、作动器(3)、力传感器(4)、位移传感器(5)、机械万向铰(6)、下位机控制器(7)、坐标转换器(8)、模式控制器(9)、上位机控制器(10)，每台作动器(3)均包括一台力传感器(4)和一台位移传感器(5)，并通过两台机械万向铰(6)与上台面(1)和下台面(2)相连接，下位机控制器(7)实现对单台作动器(3)进行位移控制，坐标转换器(8)、模式控制器(9)和上位机控制器(10)构成外环控制器，实现上台面(1)加载点在整体坐标系的6自由度力和位移混合控制，其特征在于：6台作动器形成并联运动机制，可控制上台面(1)在空间任何方向运动，所述模式控制器(9)具有摄动矩阵求解模块(18)、力位移转换模块(19)，摄动矩阵求解模块(18)在试验体连接后，采用摄动方法自动生成试验体刚度矩阵，力位移转换模块(19)根据上位机控制器(10)的目标信号和模式信号将相关目标值从位移转化为力或者从力转化为位移，并发送给坐标转换器(8)；由上位机控制器(10)发出目标控制向量u_i+1到模式控制器(9)，模式控制器(9)将目标控制向量和其模式控制类别转化为整体坐标系下的位移和力混合目标向量d^c_i+1(t)，通过坐标转换器(8)将目标向量转化为作动器的目标信号l^c_k，由下位机控制器(7)驱动6台作动器(3)对试验体进行加载，同时各个作动器的力传感器(4)和位移传感器(5)反馈信号m^c_k，并由坐标转换器(8)转化为整体坐标系下的位移和力反馈向量Y^R_i+1(t)，发送给上位机控制器(10)，通过比较后形成闭环控制。