高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法技术

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Gxx，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Gxy，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。

Online iterative method for waveform reconstruction of high precision seismic shaking table

The on-line iteration method of the waveform reproduction of the high precision seismic simulation shaking table is used to update the transfer function matrix of the iterative correction on-line to improve the accuracy of the waveform reproduction of the shaking table. The online iterative control includes the input of the original acceleration signal. After adding zero value and adding white noise to the data of the command data, the autocorrelation function and the post modified Fourier transform are obtained, and the self power spectrum Gxx is obtained. The command signal Fu Shipu multiplies the inverse of the transfer function matrix to get the acceleration signal Fu Shipu and then the Fourier transform. The acceleration command is obtained after the transformation. The controller performs the acceleration command in the vibration table, collects the acceleration signal from the vibration table, and seeks the cross correlation function of the two. Then the mutual power spectrum Gxy is obtained after the Fourier transform is corrected, and the mutual power spectrum is divided by the self power spectrum to get the transfer function moment matrix. The number of data that is larger than that of a Fourier transform is to update the transfer function matrix; if not, the transfer function matrix remains unchanged, thus completing the online iterative control.

【技术实现步骤摘要】
高精度地震模拟振动台的波形再现在线迭代方法
本专利技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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acx’、acy’、acz’、5输入振动台的位移和转角命令x、y、z、φx、φy、φz、9振动台输出的加速度信号amx、amy、amz、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acx、acy、acz、14自相关函数Rxx、15后修正快速傅里叶变换FFT、16自功率谱Gxx、17加速度谱Acx、Acy、Acz、18传递函数矩阵FIO6x6、19加速度信号Acx’、Acy’、Acz’、20反傅氏变换IFFT、21加速度信号acx’、acy’、acz’、22互相关函数Rxy、23互功率谱Gxy、24、25传递函数矩阵FIO6x6、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、32K迭代修正系数、28n≥m不成立，缓存传递函数矩阵FIO6x6、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：FIO6x6=FIO6x6K+FIO6x6(1-K)。32K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。本专利技术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acx’、acy’、acz’、4-控制器、5-输入振动台的位移和转角命令x、y、z、φx、φy、φz、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amx、amy、amz、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acx、acy、acz、14-自相关函数Rxx、15-后修正快速傅里叶变换FFT、16-自功率谱Gxx、17-加速度谱Acx、Acy、Acz、18-传递函数矩阵FIO6x6、19-加速度信号Acx’、Acy’、Acz’、20-反傅氏变换IFFT、21-加速度信号acx’、acy’、acz’、22互相关函数Rxy、23-互功率谱Gxy、24-、25-传递函数矩阵FIO6x6、26-n≥m是否成立、27-当n≥m成立时，更新传递函数矩阵FIO6x6、28-当n≥m不成立，缓存传递函数矩阵FIO6x6、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专利技术做进一步说明：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acx、acy、acz，求14自相关函数Rxx，15后修快速傅里叶变换FFT后得到其16自功率谱Gxx和17加速度谱Acx、Acy、Acz，18传递函数矩阵对17加速度谱Acx、Acy、Acz进行变换，得到19加速度信号Acx’、Acy’、Acz’，20反傅氏变换IFFT后，得到21输入给振动台的加速度信号acx’、acy’、acz’，21输入给振动台的加速度信号acx’、acy’、acz’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amx、amy、amz，求出22互相关函数Rxy，15后修正快速傅里叶变换FFT后，得到23互功率谱Gxx，24Gxy/Gxx求出25传递函数矩阵FIO6x6，最后进行判断26n≥m是否成立，27当n≥m成立时，更新传递函数矩阵FIO6x6=FIO6x6K+FIO6x6(1-K)，28当n≥m不成立时，缓存传递函数矩阵FIO6x6，29进行下一轮迭代，以上是本专利技术的一个典型实施例，本专利技术的实施不限于此。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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acx、acy、acz后，求14自相关函数Rxx，再进行15后修快速傅里叶变换FFT得到其16自功率谱Gxx和其17加速度谱Acx、Acy、Acz，用18传递函数矩阵进行变换，得到19加速度信号Acx’、Acy’、Acz’ ，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acx’、acy’、acz’，3输入加速度信号acx’、acy’、acz’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amx、amy、amz，求22互相关函数Rxx，进行15后修正快速傅里叶变换FFT，得到23互功率谱Gxx，求24 Gxy/Gxx得到25传递函数矩阵FIO6x6，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FIO6x6= FIO6x6K+ FIO6x6 (1‑K)，28 当n ≥ m不成立时，缓存传递函数矩阵FIO6x6;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。...

【技术特征摘要】
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acx、acy、acz后，求14自相关函数Rxx，再进行15后修快速傅里叶变换FFT得到其16自功率谱Gxx和其17加速度谱Acx、Acy、Acz，用18传递函数矩阵进行变换，得到19加速度信号Acx’、Acy’、Acz’，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acx’、acy’、acz’，3输入加速度信号acx’、acy’、acz’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amx、amy、amz，求22互相关函数Rxx，进行15后修正快速傅里叶变换FFT，得到23互功率谱Gxx，求24Gxy/Gxx得到25传递函数矩阵FIO6x6，最后进行判断26n≥m是否成立，27当n≥m成立时，更新传递函数矩阵FIO6x6=FIO6x6K+FIO6x6(1-K)，28当n≥m不成立时，缓存传递函数矩阵FIO6x6;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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，徐国贤，田英鹏，周惠蒙，滕睿，高生，李海洋，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，北京市博科测试系统有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23