CN108287047A - 高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法 - Google Patents

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王涛
徐国贤
田英鹏
周惠蒙
滕睿
高生
李海洋
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    • G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations

Abstract

高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，对迭代修正的传递函数矩阵进行在线更新提高振动台波形再现精度。在线迭代控制包括：输入原始加速度信号，对命令数据进行数据前加零值和添加白噪声处理后，求自相关函数和后修正傅里叶变换，得到自功率谱G xx ，命令信号傅式谱乘以传递函数矩阵的逆得到加速度信号傅式谱，然后反傅氏变换后得到输入加速度命令，振动台内部控制器执行加速度命令，收集振动台输出的加速度信号，求二者互相关函数，后修正傅里叶变换后得互功率谱G xy ，互功率谱除以自功率谱得到传递函数矩阵，通过判断条件采样步数是否大于傅里叶变换一帧的数据个数，是，更新传递函数矩阵；否，保持传递函数矩阵不变，从而完成在线迭代控制。

Description

高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法
技术领域
本发明涉及高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，属于建筑结构试验技术领域。
背景技术
地震模拟振动台的波形再现精度是对设备本身和振动台模型试验非常重要的指标。由于设备本身的非线性和模型在试验过程中损伤甚至破坏而具有的非线性等因素，使得振动台波形再现的精度下降，采用离线迭代不能实时地修正非线性带来的误差，因此不能满足振动台模型试验对波形再现精度的要求。高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法旨在解决振动台模型试验过程中由于非线性导致的波形再现精度下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，该方法通过比较外部输入与振动台输出之间的差异，对转换矩阵在线实时修正，且修正幅度可控，波形再现精度高，具有精度高，实时性好，自动化程度高的优点。
本发明采用的技术方案如下：
高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法,其特征：由1在线迭代控制、34地震模拟振动台加载装置构成。
其中，1在线迭代控制：由2外环控制器、3输入加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 、5输入振动台的位移和转角命令x、y、z、φ x 、φ y 、φ z 、9振动台输出的加速度信号a m x 、a m y 、a m z 、构成。
2外环控制器：由10原始加速度命令、11新的加速度命令、12输入加速度命令、13传递输入加速度命令a c x 、a c y 、a c z 、14自相关函数R xx 、15后修正快速傅里叶变换FFT、16自功率谱G xx 、17加速度谱A c x 、A c y 、A c z 、18传递函数矩阵F IO6x6 、19加速度信号A c x ’ 、A c y ’ 、A c z ’ 、20反傅氏变换IFFT、21加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 、22互相关函数R xy 、23互功率谱G xy 、24 、25传递函数矩阵F IO6x6 、26 判断n≥m是否成立、30-采样步数n、31-傅里叶变换一帧的数据个数m、27当n≥m成立时，更新传递函数矩阵、32 K迭代修正系数、28 n≥m不成立，缓存传递函数矩阵F IO6x6 、29下一步迭代，构成。
注：15 后修正快速傅里叶变换FFT是由快速傅里叶变换FFT后右乘33-频率参与修正方阵U实现。
27当成立时，更新传递函数矩阵，更新传递函数矩阵的方式为：F IO6x6 = F IO6x6 K+ F IO6x6 (1-K)。
32 K迭代修正系数，迭代修正系数可人为调整其大小，实现修正幅度大小的调节。
33 频率参与修正方阵U，其阶数与傅里叶变换项数相同，人为可修改方阵元素从而实现对不同频率参与的修正。
36地震模拟振动台加载装置：由4控制器、6振动台、7试验体、8加速度传感器构成。
本发明高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法增加了可以实时修正传递函数矩阵，弥补了传递函数在加载时不能及时修正造成波形再现精度低的缺陷，而且操作简单方便的优点，适用于各种试验。
附图说明：
图1是在线迭代的具体流程图与地震模拟振动台系统结合示意图；
图2是添加在线迭代的地震模拟振动台系统示意图；
图3是在线迭代的具体流程图；
图中：1-在线迭代控制、 2-外环控制器、3-输入加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 、4-控制器、5-输入振动台的位移和转角命令x、y、z、φ x 、φ y 、φ z 、6-振动台、7-试验体、8-加速度传感器、9-振动台输出的加速度信号a m x 、a m y 、a m z 、10-原始加速度命令、11-新的加速度命令、12-输入加速度命令、13-传递输入加速度命令a c x 、a c y 、a c z 、14-自相关函数R xx 、15-后修正快速傅里叶变换FFT、16-自功率谱G xx 、17-加速度谱A c x 、A c y 、A c z 、18-传递函数矩阵F IO6x6 、19-加速度信号A c x ’ 、A c y ’ 、A c z ’ 、20-反傅氏变换IFFT、21-加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 、22互相关函数Rxy、23-互功率谱G xy 、24-、25-传递函数矩阵F IO6x6 、26-n≥m是否成立、27-当n≥m成立时，更新传递函数矩阵F IO6x6 、28-当n≥m不成立，缓存传递函数矩阵F IO6x6 、29-下一步迭代、30-采样步数n、31-傅里叶变换一帧的数据个数m、32-迭代修正系数K、33-频率参与修正方阵U、34-地震模拟振动台加载装置。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1及图3所示，在单层框架的振动台模型试验中，首先向程序输入10原始加速度命令，10原加速度命令前将会增加31-傅里叶变换一帧的数据个数m的1.2倍个零值，得到的11新的加速度命令，预先输入白噪声加速度命令将会与新的加速度命令对应数据相加得到12输入加速度命令，13传递12输入加速度命令a c x 、a c y 、a c z ，求14自相关函数R xx ，15后修快速傅里叶变换FFT后得到其16自功率谱G xx 和17加速度谱A c x 、A c y 、A c z ，18传递函数矩阵对17加速度谱A c x 、A c y 、A c z 进行变换，得到19加速度信号A c x ’ 、A c y ’ 、A c z ’ ，20反傅氏变换IFFT后，得到21输入给振动台的加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ ， 21输入给振动台的加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 将会输入给6振动台，用安装在单层框架上的传感器收集到的9振动台输出的加速度信号a m x 、a m y 、 a m z ，求出22互相关函数R xy ，15后修正快速傅里叶变换FFT后，得到23互功率谱G xx ，24 G xy /G xx 求出25传递函数矩阵F IO6x6 ，最后进行判断26 n≥m是否成立，27当n≥ m成立时，更新传递函数矩阵F IO6x6 = F IO6x6 K+ F IO6x6 (1-K)，28 当n≥m不成立时，缓存传递函数矩阵F IO6x6 ，29进行下一轮迭代，以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (5)

1.高精度地震模拟振动台的波形再现线迭代方法，主要由输入10原始加速度命令，将10原加速度命令前增加31-傅里叶变换一帧的数据个数m的1.2倍个零值，得到11新的加速度命令，输入或生成白噪声加速度命令，将白噪声加速度命令与新的加速度命令对应数据相加得到12输入加速度命令，13传递12输入加速度命令a c x 、a c y 、a c z 后，求14自相关函数R xx ，再进行15后修快速傅里叶变换FFT得到其16自功率谱G xx 和其17加速度谱A c x 、A c y 、A c z ，用18传递函数矩阵进行变换，得到19加速度信号A c x ’ 、A c y ’ 、A c z ’ ，之后进行20反傅氏变换IFFT，得到21输入给振动台的加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’，3输入加速度信号a c x ’ 、a c y ’ 、a c z ’ 输入给6振动台，由传感器收集到的9振动台输出的加速度信号a m x 、a m y 、a m z ，求22互相关函数R xx ，进行15后修正快速傅里叶变换FFT，得到23互功率谱G xx ，求24 G xy /G xx 得到25传递函数矩阵F IO6x6 ，最后进行判断26 n ≥ m是否成立，27当n ≥ m成立时，更新传递函数矩阵F IO6x6 = F IO6x6 K+ F IO6x6 (1-K)，28 当n ≥ m不成立时，缓存传递函数矩阵F IO6x6 ;29进行下一轮迭代，等步骤构成，从而使传递函数矩阵能够实时更新，保证传递函数矩阵实时性，从而提高了模拟地震波动再现精度。
2.权利要求1所述的高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，其特征在于：对加速度命令进行预处理： 10原加速度命令前增加31-傅里叶变换一帧的数据个数m的1.2倍个零值得到11新的加速度命令，输入或生成不小于加速度谱长度的白噪声加速度命令，白噪声加速度命令与新的加速度命令对应数据相加得到12输入加速度命令。
3.权利要求2所述的高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，其特征在于：传递函数矩阵的加权修正更新，综合上一次和这一次的传递函数模型，从而避免传递函数的突然变化:环节27 F IO6x6 = F IO6x6 K+ F IO6x6 (1-K)，(34 K为迭代修正系数)。
4.权利要求3所述的高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，其特征在于：传递函数矩阵F IO6x6 更新条件：从环节26判断n ≥ m是否成立，环节27当n ≥ m成立时，更新传递函数矩阵F IO6x6 = F IO6x6 K+ F IO6x6 (1-K)到环节28当n ≥ m不成立时，缓存传递函数矩阵F IO6x6 （30采样步数n、31傅里叶变换一帧的数据个数m、34 K迭代修正系数）。
5.权利要求4所述的高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法，其特征在于：32迭代修正系数K，（注：迭代修正系数可人为调整其大小，实现修正幅度大小的调节）和33频率参与修正阵U，（注：33 频率参与修正方阵U其阶数与傅里叶变换项数相同，人为可修改方阵元素从而实现对不同频率参与的修正）。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110657933A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 浙江大学 一种新型地震模拟振动台迭代控制方法
CN110657934A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 浙江大学 一种电动振动台在线修正迭代控制方法
CN111596350A (zh) * 2020-04-20 2020-08-28 江苏省地震局 一种地震台网波形数据质量监控方法和装置
CN113534254A (zh) * 2021-06-16 2021-10-22 北京工业大学 一种基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法
CN114563201A (zh) * 2022-01-27 2022-05-31 昆山丘钛光电科技有限公司 一种检测震动机台稳定性的方法、装置、介质及设备

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11122432A (ja) * 1997-10-09 1999-04-30 Ricoh Co Ltd 画像形成装置のスキャナ制御装置
CN1806755A (zh) * 2005-01-20 2006-07-26 索尼株式会社 再现内容数据的方法和装置
CN101113936A (zh) * 2007-07-20 2008-01-30 广州市计量检测技术研究院 一种虚拟振动台检测信号处理方法及其设备
CN101487763A (zh) * 2009-02-23 2009-07-22 西北工业大学 一种测量大噪声环境下振动结构频率响应函数的方法
US20090262626A1 (en) * 2002-06-04 2009-10-22 Victor Company Of Japan, Limited Information recording medium, and apparatuses for reproducing, recording, and recording and reproducing thereof, and methods for reproducing, recording, and recording and reproducing thereof
CN101576432A (zh) * 2009-06-12 2009-11-11 哈尔滨工业大学 振动台冲击响应生成方法
CN101696711A (zh) * 2009-10-19 2010-04-21 大连海事大学 一种电液伺服系统随机振动控制方法
CN101702090A (zh) * 2009-10-19 2010-05-05 大连海事大学 一种基于卡尔曼滤波器的电液伺服系统波形再现控制方法
CN103714252A (zh) * 2013-12-29 2014-04-09 中国地震局工程力学研究所 基于地震反应记录尾部数据的结构振动台模型模态参数识别方法
CN104407547A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种通用波形再现控制方法及控制装置
CN105222971A (zh) * 2015-09-30 2016-01-06 中国地震局工程力学研究所 振动台
CN105353789A (zh) * 2015-11-16 2016-02-24 中国工程物理研究院总体工程研究所 连续振动信号时间历程复现控制方法
CN106482827A (zh) * 2016-11-11 2017-03-08 北京航空航天大学 基于互功率谱函数模态参数识别的电子产品振动dlp方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11122432A (ja) * 1997-10-09 1999-04-30 Ricoh Co Ltd 画像形成装置のスキャナ制御装置
US20090262626A1 (en) * 2002-06-04 2009-10-22 Victor Company Of Japan, Limited Information recording medium, and apparatuses for reproducing, recording, and recording and reproducing thereof, and methods for reproducing, recording, and recording and reproducing thereof
CN1806755A (zh) * 2005-01-20 2006-07-26 索尼株式会社 再现内容数据的方法和装置
CN101113936A (zh) * 2007-07-20 2008-01-30 广州市计量检测技术研究院 一种虚拟振动台检测信号处理方法及其设备
CN101487763A (zh) * 2009-02-23 2009-07-22 西北工业大学 一种测量大噪声环境下振动结构频率响应函数的方法
CN101576432A (zh) * 2009-06-12 2009-11-11 哈尔滨工业大学 振动台冲击响应生成方法
CN101696711A (zh) * 2009-10-19 2010-04-21 大连海事大学 一种电液伺服系统随机振动控制方法
CN101702090A (zh) * 2009-10-19 2010-05-05 大连海事大学 一种基于卡尔曼滤波器的电液伺服系统波形再现控制方法
CN103714252A (zh) * 2013-12-29 2014-04-09 中国地震局工程力学研究所 基于地震反应记录尾部数据的结构振动台模型模态参数识别方法
CN104407547A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种通用波形再现控制方法及控制装置
CN105222971A (zh) * 2015-09-30 2016-01-06 中国地震局工程力学研究所 振动台
CN105353789A (zh) * 2015-11-16 2016-02-24 中国工程物理研究院总体工程研究所 连续振动信号时间历程复现控制方法
CN106482827A (zh) * 2016-11-11 2017-03-08 北京航空航天大学 基于互功率谱函数模态参数识别的电子产品振动dlp方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"《地震模拟振动台波形再现定量判别法》" *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110657933A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 浙江大学 一种新型地震模拟振动台迭代控制方法
CN110657934A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 浙江大学 一种电动振动台在线修正迭代控制方法
CN111596350A (zh) * 2020-04-20 2020-08-28 江苏省地震局 一种地震台网波形数据质量监控方法和装置
CN113534254A (zh) * 2021-06-16 2021-10-22 北京工业大学 一种基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法
CN113534254B (zh) * 2021-06-16 2022-03-29 北京工业大学 一种基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法
US20220404232A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Beijing University Of Technology Frequency domain feedforward compensation method for seismic simulation shaking table based on power exponential method
CN114563201A (zh) * 2022-01-27 2022-05-31 昆山丘钛光电科技有限公司 一种检测震动机台稳定性的方法、装置、介质及设备
CN114563201B (zh) * 2022-01-27 2024-01-16 昆山丘钛光电科技有限公司 一种检测震动机台稳定性的方法、装置、介质及设备

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