CN114993591B - 一种基于ladrc的地震模拟振动台控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统，在非线性ADRC的上进行了简化，将TD引入LADRC，用以追踪被控对象的状态，解决模拟振动台控制过程中存在的时滞、不确定和非线性等问题，达到模拟振动台的高精度波形复现，降低了控制器设计难度，能够方便的应用在地震模拟振动台系统的精确控制当中，符合实际应用的条件。

Description

一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统

技术领域

本发明涉及结构实验技术领域，尤其涉及一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统。

背景技术

地震在人类遭受众多复杂的自然灾害中，带来的破坏是巨大的，预测的难度也是最大的，所以对桥梁等一些基础设施的抗震性能研究就迫在眉睫近年来，地震模拟振动台模拟实验能够在实验室的环境中模拟出实际环境的震动条件，能够测试实验所用的试件在真实环境中的结构的可靠性，目前在汽车、建筑、航空航天领域得到了广泛的应用。

单轴地震模拟振动台系统主要由伺服阀、作动器和振动台台面组成，伺服阀通过液压油驱动作动器活塞杆运动，带动振动台台面水平滑动。由于伺服阀、传感器以及试件本身存在的非线性，导致振动台系统具有比较强的非线性特性；同时由于传感器检测和机械传动过程的之后，也使得振动台系统的控制存在滞后。由于非线性，采用传统的方法很难达到实验所需要的精确控制效果。在具有强非线性和滞后性、不确定性的单轴地震模拟振动台系统的建模过程中，很难获得一个比较精确的地震振动台模型，振动台台面上放置不同的试验试件，地震模拟振动台的模型之间存在一定的差异。

自抗扰控制技术的核心思想为:将系统中的未建模动态以及未知外部干扰当作系统的总和扰动,被实时地估计并补偿到控制器中。分为线性自抗扰和非线性自抗扰，非线性自抗扰方法对非线性系统的处理能力比较强，并且不需要精确去获得被控对象的模型，需要调节的参数为较多，并且参数调节主要依赖人工整定，复杂的参数调节过程使得非线性自抗扰控制方法在实际工程中的应用比较困难。

发明内容

本发明提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统，在非线性ADRC的上进行了简化，降低了控制器设计难度以及设计参数个数，能够方便的应用在地震模拟振动台系统的精确控制当中，符合实际应用的条件。

第一方面，本发明提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，包括：

步骤S1、以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

步骤S2、基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型之间的波形滞后和幅值增益，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，基于所述自适应模型滞后补偿系统对动力学仿真模型输出的频率响应进行滞后补偿；

步骤S3、基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

作为优选的，所述步骤S1中，所述地震模拟振动台为：

上式中，y表示地震模拟振动台的输出信号，x₁和分别为作动器的位置和速度，f_a表示液压油施加在作动器上的力，m_t'表示作动器缸体质量，f_a/m_t'表示作动器的加速度；ω_a是地震模拟振动台的自然频率，k_a是地震模拟振动台的幅值增益，ξ_a是地震模拟振动台的等价阻尼比，x为由x₁、/>和f_a/m_t'构成的矩阵，u表示输入到地震模拟振动台的控制信号。

作为优选的，所述步骤S2中，基于动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，具体包括：

对地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型进行频率响应分析，确定动力学仿真模型和实际模型的关系：

G(s)＝e^-τsG_e(s)G_s(s)

上式中，G_s(s)为地震模拟振动台的动力学仿真模型，G(s)为地震模拟振动台的实际模型，G_e(s)为幅值误差，τ为波形滞后。

作为优选的，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应滞后补偿系统，具体包括：

基于超前算法构建自适应模型滞后补偿系统，构造G₁(s)使得：

G₁(s)e^-τsG_e(s)G_s(s)＝R(s)G(s)

上式中，R(S)表示输入信号的传递函数，τ和γ分别表示微分环节和惯性环节的时间常数，ρ表示两个时间常数之间的增益，k_a表示幅值增益；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，以补偿输出信号的相位滞后。

作为优选的，整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，具体包括：

若判断期望输入r发生变化，则基于期望输入r和输出信号y确定偏差e；

若判断偏差e≤│β│，则滞后参数τ保持不变，β为预设的偏差阈值；

若判断偏差e＞│β│，且r增大，则判断输出信号存在滞后，按第一预设比例或第一预设递增值增加滞后参数τ；

若判断偏差e＞│β│，且r减小，则判断输出信号存在超前，按第二预设比例或第二预设递减值减小滞后参数τ。

作为优选的，所述步骤S3中，基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率，具体包括：

将所述地震模拟振动台转换为一个三阶系统状态空间：

上式中，h(t)表示地震模拟振动台所受的外部扰动，f(x₁,x₂,x₃,h(t))表示地震模拟振动台的不确定部分，所述不确定部分包括未建模动态、建模误差和外部扰动；x₁表示位移，x₂表示速度，x₃表示加速度，b₀表示控制增益，u表示输入到系统的控制信号；引入扩张状态x₄表示f(x₁,x₂,x₃,h(t))，将三阶系统状态空间转换为：

基于跟踪微分器TD获取地震模拟振动台的输出信号。

作为优选的，所述步骤S3中，PD控制率为：

上式中，k_p、k_d和k_dd为线性自抗扰控制器参数，z₄为总扰动ω的值，r为期望输入的值；v₁、v₂和v₄分别是TD追踪的位置、速度和加速度。

第二方面，本发明提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制系统，包括：

模型构建模块，以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

自适应模型滞后补偿模块，基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型之间的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，基于所述自适应模型滞后补偿系统对动力学仿真模型输出的频率响应进行滞后补偿；

基于TD的LADRC模块，基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例所述基于LADRC的地震模拟振动台控制方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述基于LADRC的地震模拟振动台控制方法的步骤。

本发明提供的一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统，在非线性ADRC的上进行了简化，将TD引入LADRC，用以追踪被控对象的状态，解决模拟振动台控制过程中存在的时滞、不确定和非线性等问题，达到模拟振动台的高精度波形复现，降低了控制器设计难度，能够方便的应用在地震模拟振动台系统的精确控制当中，符合实际应用的条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1根据本发明实施例的一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法流程图；

图2为根据本发明实施例的仿真系统与实际系统的bode图对比图；

图3为根据本发明实施例的自适应校正机构的流程图；

图4为根据本发明实施例的LADRC结构图；

图5为根据本发明实施例的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

自抗扰控制技术的核心思想为:将系统中的未建模动态以及未知外部干扰当作系统的总和扰动,被实时地估计并补偿到控制器中。分为线性自抗扰和非线性自抗扰，非线性自抗扰方法对非线性系统的处理能力比较强，并且不需要精确去获得被控对象的模型，需要调节的参数为较多，并且参数调节主要依赖人工整定，复杂的参数调节过程使得非线性自抗扰控制方法在实际工程中的应用比较困难。

因此，本发明实施例提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法和系统，在非线性ADRC的上进行了简化，将TD引入LADRC，用以追踪被控对象的状态，解决模拟振动台控制过程中存在的时滞、不确定和非线性等问题，达到模拟振动台的高精度波形复现，降低了控制器设计难度以及设计参数个数，能够方便的应用在地震模拟振动台系统的精确控制当中，符合实际应用的条件。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，包括：

步骤S1、以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

本实施例中，建立单轴地震模拟振动台的系统模型，单轴地震模拟振动台主要由伺服阀、作动器和振动台台面组成，伺服阀通过液压油驱动作动器活塞杆运动，带动振动台台面水平滑动，以伺服阀收到的电信号为系统输入，振动台台面位移为系统输出。振动台系统可用一个三阶模型近似描述：

上式中，y表示地震模拟振动台的输出信号，x₁和分别为作动器的位置和速度，f_a表示液压油施加在作动器上的力，m_t'表示作动器缸体质量，f_a/m_t'表示作动器的加速度；ω_a是地震模拟振动台的自然频率，k_a是地震模拟振动台的幅值增益，ξ_a是地震模拟振动台的等价阻尼比，x为由x₁、/>和f_a/m_t'构成的矩阵，u表示输入到地震模拟振动台的控制信号。

步骤S2、基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型之间的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，基于所述自适应模型滞后补偿系统对动力学仿真模型输出的频率响应进行滞后补偿；

步骤S21、进行频率响应分析，分析滞后特性；

实际的地震模拟振动台与其动力学仿真模型对于相同地震波输入的响应存在一个明显的滞后，这个滞后被振动台所复现的波形和所测试的试件所影响。通过对实际系统进行频率响应分析，绘制系统在1～16Hz范围内的bode图，如图2中所示。

对地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型进行频率响应分析，确定动力学仿真模型和实际模型的关系：

G(s)＝e^-τsG_e(s)G_s(s) (2)

上式中，G_s(s)为地震模拟振动台的动力学仿真模型，G(s)为地震模拟振动台的实际模型，G_e(s)为幅值误差，τ为波形滞后。

对于频率低于8Hz的信号，仿真系统与实际系统的幅值复现精度在90％以上，不同频率的相位滞后也不同。本实施例中，通过实时估计相频误差和幅频误差确定波形滞后τ和幅值增益k_a，结合超前算法构成自适应模型滞后补偿系统，基于超前算法构建自适应模型滞后补偿系统，构造G₁(s)使得：

G₁(s)e^-τsG_e(s)G_s(s)＝R(s)G(s)

上式中，R(S)表示输入信号的传递函数；

步骤S22、滞后补偿；超前补偿环节如下式所示：

上式中，R(S)表示输入信号的传递函数，τ和γ分别表示微分环节和惯性环节的时间常数，ρ表示两个时间常数之间的增益，k_a表示幅值增益；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，以补偿输出信号的相位滞后。根据地震模拟振动台的需求，可将超前环节的极点配置在中频段，根据自适应校正机构实时调整τ的大小。

步骤S23、滞后补偿流程，如图3中所示，自适应校正机构的流程具体包括：

若判断期望输入r发生变化，则基于期望输入r和输出信号y确定偏差e；

若判断偏差e≤│β│，表示输出信号(输出波形)的误差在容许范围内，则滞后参数τ保持不变，β为预设的偏差阈值；

若判断偏差e＞│β│，且r增大，则判断输出信号存在滞后，按第一预设比例或第一预设递增值增加滞后参数τ；

若判断偏差e＞│β│，且r减小，则判断输出信号存在超前，按第二预设比例或第二预设递减值减小滞后参数τ。

步骤S3、基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器(TrackingDifferentiator，TD)获取的状态和扩张状态观测器(Extended State Observer，ESO)确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC)，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

步骤S31、位置、速度和加速度个状态信号的获取：将经过时滞补偿的所述地震模拟振动台转换为一个三阶系统状态空间：

上式中，h(t)表示地震模拟振动台所受的外部扰动，f(x₁,x₂,x₃,h(t))表示地震模拟振动台的不确定部分，所述不确定部分包括未建模动态、建模误差和外部扰动；x₁表示位移，x₂表示速度，x₃表示加速度，b₀表示控制增益，u表示输入到系统的控制信号；引入扩张状态x₄表示f(x₁,x₂,x₃,h(t))，将三阶系统状态空间转换为：

跟踪微分器通过适当选择跟踪参数，能以任意精度跟踪输入信号，本实施例中，从物理上分析x₂＝x₁的微分，为获取系统真实状态，基于跟踪微分器TD获取地震模拟振动台的输出信号。

在自抗扰控制器的结构组成中，扩张状态观测器ESO是非常关键的一部分。能否比较准确地从ESO中提取系统的各个状态变量及模型和外扰的实时作用量，对整个控制器的品质至关重要。针对ESO的可调参数过多，高阶扩张状态观测器实现困难的问题，本实施例采用跟踪微分器串联替代原来的扩张状态观测器，获取系统的各阶状态变量及模型和外扰的实时作用量。

通过构建非线性跟踪微分器，对其输入信号v(t)，其输出两个信号v₁和v₂，其中v₁跟踪信号v(t)，而从而可以把v₂作为信号v(t)的“近似微分”。

跟踪--微分器的离散实现形式为：

式中，h为采样周期，v(k)是第k时刻的输入信号，r为决定跟踪快慢的参数，称为速度因子。而h₀为输入信号被噪声污染时，决定滤波效果的参数，称为滤波因子。函数fst(·)由下面的式子计算：

上式中，sign(·)为符号函数。由跟踪--微分器的功能可以知道，对于上式(4)所示的系统来说，把系统输出y(即x₁)作为第一个跟踪微分器的输入，将可以得到x₁和x₂两个信号的近似信号v₁和v₂，其中v₁→x₁，v₂→x₂；把v₂作为第二个跟踪微分器的输入，将可以得到v₃和v₄两个信号，其中 用同样的方法可以提取控制器需要的各种变量。

用(N-1)个跟踪--微分器就可以获取系统的N个状态变量，但为了较好地对系统变量进行滤波，可以采用N个跟踪--微分器来获取系统的N阶状态变量，其中串联的第N个跟踪--微分器只取其跟踪信号而舍弃其微分信号，这样可更加有效地进行滤波。将各个跟踪--微分器的参数取为一致，使得可调参数由原来的九个减至为两个，这样大大简化了参数整定过程，缩短了参数整定的时间，方便了ADRC控制器的使用。

改进ADRC与原始ADRC的主要区别在于控制率的构成来源不同和参数整定规则不同。利用TD所获取的状态和ESO所估计的总扰动构成PD控制率为：

上式中，k_p、k_d和k_dd为线性自抗扰控制器参数，z₄为总扰动ω的值，r为期望输入的值；v₁、v₂和v₄分别是TD追踪的位置、速度和加速度。

公式(1)表示的被控对象、公式(3)表示的ESO、TD和公式(5)表示的线性反馈控制率构成了改进的LADRC，结构图如图4所示。

本发明实施例还提供一种基于LADRC的地震模拟振动台控制系统，基于上述各实施例中的基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，包括：

模型构建模块，以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

自适应模型滞后补偿模块，基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，基于所述自适应模型滞后补偿系统对实际地震模拟振动台系统输出的频率响应进行滞后补偿，使得实际系统的特性与动力学仿真模型特性一致；

基于TD的LADRC模块，基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种实体结构示意图，如图5所示，该服务器可以包括：用户界面、工控机、数控箱、现场传感器。工控机存储了相关算法的逻辑指令；用户通过用户界面控制工控机执行内部存储的逻辑程序实现如上述各实施例所述基于LADRC的地震模拟振动台控制方法的步骤，例如包括：

步骤S1、以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

步骤S2、基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，基于所述自适应模型滞后补偿系统对实际地震模拟振动台系统输出的频率响应进行滞后补偿，使得实际系统的特性与动力学仿真模型特性一致；

步骤S3、基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

此外，依托于工控机的开发环境，上述地震模拟振动台控制方法通过程序C++或者labview等高级语言实现，并将逻辑指令存储于工控机中，通过用户界面调用。上述用户界面同样基于高级语言开发，用于振动台数据展示和和调用工控机内部存储的逻辑指令。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所属方法的全部或部分步骤。

所述的工控机相关程序执行时，工控机将从所述的数控箱读取相关现场传感器的信号或者下发电压指令，此传感器可以是力传感器，加速度传感器，位移传感器或者是应力传感器等。上述数控箱采集到传感器信号后，将对所采集的信号做AD转换，方便工控机读取；数控箱接收工控机下发的电压指令后，将对所接收的电压指令完成DA转换，用以控制电液伺服阀开口，从而控制地震模拟振动台的震动速度。所述的现场传感器主要用于采集试验需要的信号并传输到数控箱。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

步骤S2、基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型之间的波形滞后和幅值增益，具体包括：

对地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型进行频率响应分析，确定动力学仿真模型和实际模型的关系：

G(s)＝e^-τsG_e(s)G_s(s)

上式中，G_s(s)为地震模拟振动台的动力学仿真模型，G(s)为地震模拟振动台的实际模型，G_e(s)为幅值误差，τ为波形滞后；

基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，具体包括：

基于超前算法构建自适应模型滞后补偿系统，构造G₁(s)使得：

G₁(s)e^-τsG_e(s)G_s(s)＝R(s)G(s)

上式中，R(S)表示输入信号的传递函数，τ和γ分别表示微分环节和惯性环节的时间常数，ρ表示两个时间常数之间的增益，k_a表示幅值增益；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，以补偿输出信号的相位滞后；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，具体包括：

若判断期望输入r发生变化，则基于期望输入r和输出信号y确定偏差e；

若判断偏差e≤│β│，则滞后参数τ保持不变，β为预设的偏差阈值；

若判断偏差e＞│β│，且r增大，则判断输出信号存在滞后，按第一预设比例或第一预设递增值增加滞后参数τ；

若判断偏差e＞│β│，且r减小，则判断输出信号存在超前，按第二预设比例或第二预设递减值减小滞后参数τ；

基于所述自适应模型滞后补偿系统对动力学仿真模型输出的频率响应进行滞后补偿；

步骤S3、基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

2.根据权利要求1所述的基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述地震模拟振动台为：

上式中，y表示地震模拟振动台的输出信号，x₁和分别为作动器的位置和速度，f_a表示液压油施加在作动器上的力，m'_t表示作动器缸体质量，f_a/m'_t表示作动器的加速度；ω_a是地震模拟振动台的自然频率，k_a是地震模拟振动台的幅值增益，ξ_a是地震模拟振动台的等价阻尼比，x为由x₁、/>和f_a/m'_t构成的矩阵，u表示输入到地震模拟振动台的控制信号。

3.根据权利要求2所述的基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率，具体包括：

将所述地震模拟振动台转换为一个三阶系统状态空间：

y＝x₁

上式中，h(t)表示地震模拟振动台所受的外部扰动，f(x₁,x₂,x₃,h(t))表示地震模拟振动台的不确定部分，所述不确定部分包括未建模动态、建模误差和外部扰动；x₁表示位移，x₂表示速度，x₃表示加速度，b₀表示未知外扰，u表示输入到系统的控制信号；引入扩张状态x₄表示f(x₁,x₂,x₃,h(t))，将三阶系统状态空间转换为：

y＝x₁

基于跟踪微分器TD获取地震模拟振动台的输出信号。

4.根据权利要求3所述的基于LADRC的地震模拟振动台控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，PD控制率为：

上式中，k_p、k_d和k_dd为线性自抗扰控制器参数，z₄为总扰动ω的值，r为期望输入的值；v₁、v₂和v₄分别是TD追踪的位置、速度和加速度。

5.一种基于LADRC的地震模拟振动台控制系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，以伺服阀收到的电信号为输入、以振动台台面位移为输出，构建地震模拟振动台的动力学仿真模型；

自适应模型滞后补偿模块，基于地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型的相频误差和幅值误差，确定动力学仿真模型和实际模型的波形滞后和幅值增益，具体包括：

对地震模拟振动台的动力学仿真模型和实际模型进行频率响应分析，确定动力学仿真模型和实际模型的关系：

G(s)＝e^-τsG_e(s)G_s(s)

上式中，G_s(s)为地震模拟振动台的动力学仿真模型，G(s)为地震模拟振动台的实际模型，G_e(s)为幅值误差，τ为波形滞后，k_a为幅值增益；

基于所述波形滞后和所述幅值增益构建自适应模型滞后补偿系统，具体包括：

基于超前算法构建自适应模型滞后补偿系统，构造G₁(s)使得：

G₁(s)e^-τsG_e(s)G_s(s)＝R(s)G(s)

上式中，R(S)表示输入信号的传递函数，τ和γ分别表示微分环节和惯性环节的时间常数，ρ表示两个时间常数之间的增益，k_a表示幅值增益；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，以补偿输出信号的相位滞后；

整定波形滞后参数τ和幅值增益k_a以调整输出信号相位前移或后移，具体包括：

若判断期望输入r发生变化，则基于期望输入r和输出信号y确定偏差e；

若判断偏差e≤│β│，则滞后参数τ保持不变，β为预设的偏差阈值；

若判断偏差e＞│β│，且r增大，则判断输出信号存在滞后，按第一预设比例或第一预设递增值增加滞后参数τ；

若判断偏差e＞│β│，且r减小，则判断输出信号存在超前，按第二预设比例或第二预设递减值减小滞后参数τ；

基于所述自适应模型滞后补偿系统对动力学仿真模型输出的频率响应进行滞后补偿；

基于TD的LADRC模块，基于所述动力学仿真模型构建被控对象，并基于跟踪微分器TD获取的状态和扩张状态观测器ESO确定的总扰动构成PD控制率；基于所述被控对象、TD、ESO和PD控制率构建线性自抗扰控制器LADRC，基于所述LADRC进行地震模拟振动台控制。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述基于LADRC的地震模拟振动台控制方法的步骤。

7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于LADRC的地震模拟振动台控制方法的步骤。