[发明专利]一种结构试验的加载控制方法

摘要

本发明公开了一种结构试验的加载控制方法，包括以下步骤：1)将试件离散为控制点，获取试件的控制点；2)将试件的加载目标、作动器、传感器都分配到各个控制点上；3)在每个控制点上分别建立外环控制；直至实验完成。本发明提出了控制点的概念，将控制点定义为可以代表结构真实运动或响应的点，并将所有的加载目标、作动器以及位移计都分配到各个控制点上，建立起了一种基于控制点的试验加载控制方法。对于每个控制点，根据该控制点上各个作动器的坐标和位移计的坐标计算非线性坐标转换矩阵，可以适应任意合理的作动器布置方案和位移计布置方案。最终为实际试验中可能出现的各种不同的试件类型和加载方案提供了一种通用的加载控制流程。

主权项

1.一种结构试验的加载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将试件离散为控制点，获取试件的控制点，所述控制点定义为代表结构真实运动或响应的点；将试件的真实运动或响应简化为试件在控制点上的运动或响应；控制点的自由度定义为该点上需要考虑的自由度，根据试验对象和试验条件来确定；2)将试件的加载目标、作动器、传感器都分配到各个控制点上；根据加载目标来源的不同，将控制点分为参考、主动、位移跟动、力跟动、关联五种；其中，参考控制点为结构与地梁的连接点，用于将其他控制点的绝对位移转化为与地面的相对位移；主动控制点自由度的目标值来源于外部命令，由试验者指定，或者由外部程序计算得到；位移跟动控制点自由度的目标类型为位移，目标值为其跟随的控制点自由度上的位移乘以跟动系数；力跟动控制点自由度的目标类型为力，目标值为其跟随的控制点自由度上的力乘以指定的系数；关联控制点自由度的目标类型为位移，目标值为其关联的控制点自由度上的位移，关联在一起的自由度共享相同的位移和力，即位移相等，力叠加在一起作为它们的力；3)在每个控制点上分别建立外环控制；对于每一组加载目标，外环控制的具体流程如下：3.1)获取当前目标步下所有控制点自由度目标及目标类型：目标类型为主动时，目标值来源于界面；目标类型为位移跟动或力跟动时，目标值等于跟动系数乘以被跟随自由度的位移或力；3.2)计算各控制点的增量混合目标及增量位移目标：根据估计的结构整体刚度矩阵将增量混合目标转换为统一的位移目标，然后分解到每个控制点上；3.3)计算作动器命令：将控制点增量位移目标转换到作动器坐标系下，并根据控制算法计算各作动器的命令；3.4)驱动作动器对试件进行加载，然后测量获得外位移计读数、作动器的力和位移反馈值；3.5)计算控制点实际位移：考虑滑动位移计和铰接位移计两种情况，分别计算控制点位移，当存在支座移动，即存在参考点时，还需要扣除参考点的位移，作为控制点的实际位移值；3.6)计算控制点实际恢复力：将作动器的力反馈值分解到对应控制点的各个自由度上，并与预应力和关联自由度恢复力叠加，作为控制点的实际恢复力；3.7)组装得到控制点的力位移混合实现值，如未达到目标，重复3.2)至3.6)步，直至目标完全实现；3.8)本目标步完成，继续下一目标步，直至完成试验。