实时混合试验时滞补偿方法、桥梁振动模拟设备技术

本发明专利技术公开了一种实时混合试验时滞补偿方法、桥梁振动模拟设备，其中方法包括：为每个振动台子系统建立对应数学模型，并将其离散化；对每个振动台子系统建立模型预测控制模块，并构建振动台子系统控制命令序列和成本函数；在每个控制时步，各模型预测控制模块基于系统输入参考运动状态、预测控制命令序列、预测运动状态、测量运动状态、假定运动状态以及邻居振动台子系统的假定运动状态，求解最优化问题，得到最优控制命令序列，并将最优控制命令序列的第一组元素作为当前时步的控制命令下发至对应的振动台子系统。本发明专利技术为地震下桥上行车安全混合试验提供了台阵协同控制算法，以减少试验中时滞对结果的影响，保证加载控制的精度和稳定性。的精度和稳定性。的精度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
实时混合试验时滞补偿方法、桥梁振动模拟设备


[0001]本专利技术涉及磁悬浮试验
，尤其涉及一种实时混合试验时滞补偿方法、桥梁振动模拟设备。

技术介绍

[0002]磁浮线路的修建也不可避免的会存在跨越地震带或沿着地震带等情况，且为跨越河流、山谷、生态保护区等，磁浮线路常修建于高架桥上，从而导致地震发生时高速磁浮列车桥上运行的几率大大增加，因而研究地震作用下高速铁路磁浮列车桥上行车的安全性十分必要。
[0003]然而在实际情况中，由于地震发生具有不可预见性以及测试的困难，很难在实际震害测到地震作用下桥上行车的数据，实验室内进行混合试验的重要性则凸显出来，混合试验是一种结合了数值模拟和物理试验的新型试验方法，即将待试验的结构分为数值结构和物理结构，其中数值结构在计算机中进行模拟，物理结构则在实验室中进行加载，通过传感器、作动器等实现数值和物理部分的耦合。地震下磁浮、高速列车桥上行车实时混合试验研究具有诸多难点，其中在多台阵混合试验中，振动台在加载控制时存在时滞现象，且由于各振动台上加载结构或设备的质量、刚度分布不均，各振动台的时滞是不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时混合试验时滞补偿方法，其特征在于，包括：S1：为每个振动台子系统建立对应数学模型，并将其离散化；S2：基于模型预测控制理论对每个振动台子系统建立模型预测控制模块，并构建振动台子系统控制命令序列和考虑振动台子系统运动的追踪误差和控制命令限值的成本函数；S3：在每个控制时步，各振动台子系统对应的模型预测控制模块基于自身的系统输入参考运动状态、预测控制命令序列、预测运动状态、测量运动状态、假定运动状态以及邻居振动台子系统的假定运动状态，求解基于成本函数的最优化问题，得到最优控制命令序列，并将最优控制命令序列的第一组元素作为当前时步的控制命令下发至对应的振动台子系统。2.根据权利要求1所述的实时混合试验时滞补偿方法，其特征在于，步骤S1中，每个振动台子系统的数学模型用状态方程表示并离散化表达如下：X
i
[t+1]＝A
i
X
i
[t]+B
i
u
i
[t]+C
i
ω
i
[t]Y
i
[t]＝D
i
X
i
[t]式中，X
i
[t]表示第i个振动台子系统在第t时步的状态；Y
i
[t]表示第i个振动台子系统在第t时步的量测位姿；u
i
[t]表示在第t时步输入第i个振动台子系统的控制命令；ω
i
[t]表示邻居振动台子系统对第i个振动台子系统在第t时步的影响；A
i
、B
i
、C
i
、D
i
分别为第i个振动台子系统的状态矩阵、控制系数矩阵、系数矩阵、输出状态控制矩阵。3.根据权利要求2所述的实时混合试验时滞补偿方法，其特征在于，各振动台子系统的状态矩阵、控制系数矩阵、系数矩阵、输出状态控制矩阵通过如下方法得到：初步建立各振动台子系统动力学模型；对各振动台子系统输入一组控制命令，利用传感器量测并记录各振动台子系统位姿；基于初步建立的各振动台子系统动力学模型和输入各振动台子系统的控制命令及对应量测位姿，对状态方程中的状态矩阵、控制系数矩阵、系数矩阵、输出状态控制矩阵进行高精度辨识。4.根据权利要求1至3任一项所述的实时混合试验时滞补偿方法，其特征在于，步骤S2中，成本函数表示如下：式中，J
i
表示第i个振动台子系统在预测区间[t，t+T]的成本函数；分别表示第i个振动台子系统运动的追踪误差和控制命令限值；分别表示第i个振动台子系统的系统输入参考运动状态、测量运动状态、预测运动状态、...

【专利技术属性】
技术研发人员：国巍，曾晨，徐子安，邵平，
申请(专利权)人：高速铁路建造技术国家工程研究中心长沙德岭仪器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：