上海安亭科學(xué)儀器廠核心產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)，文中介紹一種離心機(jī)振動臺控制系統(tǒng)。

離心機(jī)振動臺工作在土工離心機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的模擬超重力場中，相比于常重力振動臺其電液伺服系統(tǒng)頻率響應(yīng)要求更高。針對高頻下振動臺電液伺服系統(tǒng)高頻波形復(fù)現(xiàn)精度低的問題，設(shè)計(jì)了關(guān)鍵控制技術(shù)預(yù)研試驗(yàn)臺，建立了系統(tǒng)的精確傳遞函數(shù)模型并進(jìn)行了仿真分析，提出了多狀態(tài)反饋和頻域前饋相結(jié)合的控制策略。搭建了離心機(jī)振動臺試驗(yàn)臺及其電液伺服控制系統(tǒng)，利用試驗(yàn)臺驗(yàn)證了控制策略的正確性。

關(guān)鍵詞: 離心機(jī)振動臺; 高頻響; 液壓系統(tǒng)建模; 多狀態(tài)反饋; 頻域前饋

離心機(jī)振動臺可以在原型應(yīng)力條件下探討地震引起的建構(gòu)筑物變形和穩(wěn)定特性，在巖土工程中有很高的科研價值，能夠?yàn)槲覈勒饻p災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。土工離心機(jī)振動臺工作在超重力場中，最大激振力可以高達(dá)數(shù)千牛，由于振動臺安裝尺寸限制，單缸無法提供如此巨大的激振力，需要采用多缸并聯(lián)驅(qū)動; 由于縮時效應(yīng)，離心機(jī)振動臺的振動速度峰值較大，激振頻寬要求很高，因此要求伺服閥同時具有大流量、高頻響兩種特性。伺服閥流量與頻響特性成負(fù)相關(guān)性，即流量越小頻響越高。實(shí)驗(yàn)表明，伺服閥在降流量使用時的頻響遠(yuǎn)高于滿流量使用，因此單向臺需要采用多閥并聯(lián)驅(qū)動、大流量閥降流量使用的方案; 單向臺對寬頻帶地震波形復(fù)現(xiàn)精度有很高的要求，因此需要提出一種控制策略來拓展頻寬，同時需要采用高速實(shí)時控制系統(tǒng)來提高控制精度。在控制策略層面，一些學(xué)者提出了不同的方法，但大多基于離線迭代，實(shí)時性較差或者輸出波形復(fù)現(xiàn)精度不高。針對以上離心機(jī)振動臺存在的技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個小型電液振動試驗(yàn)臺，搭建了嵌入式實(shí)時電液控制系統(tǒng)，提出了用于拓展電液伺服系統(tǒng)頻寬、提高波形復(fù)現(xiàn)精度的控制算法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1、試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對離心機(jī)振動臺多閥并聯(lián)驅(qū)動液壓缸的工況，試驗(yàn)臺采用雙閥并聯(lián)驅(qū)動單缸的激振方式。其中比例先導(dǎo)溢流閥用于系統(tǒng)卸荷與過載保護(hù)，蓄能器用于穩(wěn)壓及輔助供油。

針對離心機(jī)振動臺工作頻寬較大，高頻精確控制困難的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了離心機(jī)振動臺控制策略試驗(yàn)臺;

對振動臺液壓系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真分析，并根據(jù)系統(tǒng)特性提出了多狀態(tài)反饋和頻域前饋相結(jié)合的高頻波形精確復(fù)現(xiàn)控制策略。通過實(shí)驗(yàn)證明該控制策略有效拓展了振動臺頻寬，提高了高頻波形復(fù)現(xiàn)精度，驗(yàn)證了控制策略的正確性;
研究工作對大型離心機(jī)振動臺的精確控制有一定的參考意義，為以后大型離心機(jī)振動臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。以上內(nèi)容僅供大家參考。