一种基于液压作动器的混合试验控制系统及试验方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于液压作动器的混合试验控制系统及试验方法，系统包括数值子结构模块、Matlab计算模块、STM32单片机控制器、液压作动器加载装置，数据采集模块和试验子结构模块。本系统采用液压加载设备作为混合试验系统的激振源，利用STM32单片机控制器控制液压加载设备，利用OpenSees‑Matlab软件、串口通信技术、反馈算法、位移传感器以及力传感器等，搭建一套完整的包括软件程序与硬件设备的混合试验系统。本发明专利技术解决了传统电动式激振器混合试验系统中实验设备精度较低和存在时滞的问题，提高了整套试验设备的稳定性和试验精度，减短了试验加载反应时间。本发明专利技术还具有试验系统测试工况广、试验程序易移植、试验系统易于控制的特点。

A hybrid test control system and test method based on hydraulic actuator

【技术实现步骤摘要】
一种基于液压作动器的混合试验控制系统及试验方法
本专利技术涉及一种基于液压作动器的混合试验控制系统及试验方法，属于土木工程结构抗震试验

技术介绍
地震一直是对人类生命财产安全危害最大的自然灾害之一。地震的发生具有不可确定性，目前人类还不能实现地震的准确预报，这使地震对人类社会造成的灾害一直持续着。近一个世纪以来，据不完全统计，地震造成的死亡人数全世界达150多万，其中中国达到50多万，地震造成的经济损失全世界达2500多亿美元，其中我国达到近百亿美元。人们从地震灾害中也渐渐认识到提高建筑结构的抗震性能的重要性。而对于地震灾害，目前使用有效的结构抗震设计方法，是提高房屋的抗震能力，避免结构的严重损坏和倒塌的实际可行方案。合理的结构抗震设计方法需要相应的抗震理论支持和抗震试验的验证，结构抗震试验研究的发展与结构抗震理论的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步，各种新型抗震设计理论、建筑抗震结构构造形式以及隔震耗能减震等技术的出现使传统结构抗震技术得到了完善与发展。在抗震设计理论发展的过程中，抗震试验技术起到了非常重要的作用，它可以有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液压作动器的混合试验控制系统，其特征在于，包括：/n试验子结构模块，所述试验子结构模块设置于待检测工程结构上；/n数据采集模块，所述数据采集模块的采集端对接试验子结构模块，用于实时采集试验子结构模块的动力响应数据；/n数值子结构模块，利用OpenSees建立待检测工程结构所对应的数值子结构模型，并基于来自Matlab计算模块的激励信号，获得该数值子结构模型的响应信号，并向Matlab计算模块发送；/nMatlab计算模块，用于根据来自STM32单片机控制器的动力响应数据，产生激励信号，并向数值子结构模块发送；/nMatlab通讯模块，用于将Matlab计算模块处理后的数据传至数值子...

【技术特征摘要】
1.一种基于液压作动器的混合试验控制系统，其特征在于，包括：
试验子结构模块，所述试验子结构模块设置于待检测工程结构上；
数据采集模块，所述数据采集模块的采集端对接试验子结构模块，用于实时采集试验子结构模块的动力响应数据；
数值子结构模块，利用OpenSees建立待检测工程结构所对应的数值子结构模型，并基于来自Matlab计算模块的激励信号，获得该数值子结构模型的响应信号，并向Matlab计算模块发送；
Matlab计算模块，用于根据来自STM32单片机控制器的动力响应数据，产生激励信号，并向数值子结构模块发送；
Matlab通讯模块，用于将Matlab计算模块处理后的数据传至数值子结构模块进行房屋结构的数值计算从而实现房屋结构减震分析和地震模拟的联机混合试验；
STM32单片机控制器，用于根据来自Matlab计算模块的控制信号命令，获得液压作动器加载装置加载控制信号命令，并向液压作动器加载装置发送；
液压作动器加载装置，用于根据来自STM32单片机控制器的作动器加载控制信号命令，针对试验子结构进行运动控制，包括：电液伺服阀、伺服油缸、A/D转换电路、D/A转换电路，其中，
所述STM32单片机控制器通过A/D转换电路采集给定信号的电压值或电流值以及数据采集模块的电压反馈信号或电流反馈信号，计算给定信号与反馈信号的差值，并将差值作为输入量，通过STM32单片机控制器计算与处理得到数字输出量，再将数字输出量通过D/A转换电路转换为电压信号或者电流信号作为电液伺服阀的控制信号；
所述电液伺服阀将电信号转化为液压能驱动伺服油缸活塞；
所述伺服油缸上的活塞向着减小偏差的方向运动，将电气信号转换为机械能。


2.根据权利要求1所述的基于液压作动器的混合试验控制系统，其特征在于：
所述数值子结构模块与Matlab计算模块之间实时双向通信对接；
所述Matlab计算模块与STM32单片机控制器之间实时双向通信对接；
所述STM32单片机控制器的输出端对接所述液压作动器加载装置，液压作动器加载装置的输出端对接试验子结构；
所述Matlab通讯模块使数值子结构模块与STM32单片机控制器之间实时传输数据，进行双向通讯；
所述Matlab计算模块根据来自STM32单片机控制器的动力响应数据，产生激励信号，并向数值子结构模块发送；以及Matlab计算模块根据来自数值子结构模块的响应信号，获得相对应的控制信号命令，并向STM32单片机控制器发送；其中，激励信号包括地震激励、以及试验子结构的反力。


3.根据权利要求1所述的基于液压作动器的混合试验控制系统，其特征在于：所述液压作动器加载装置固定于可调节支座之上，通过调节所述可调节支座调整液压作动器加载装置的位置以适用于不同的试验要求。


4.根据权利要求1所述的基于液压作动器的混合试验控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括磁致伸缩位移传感器和压力传感器模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭迎庆，杨甜甜，徐赵东，陈实，董尧荣，
申请(专利权)人：南京东瑞减震控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32