伺服电动缸在地震模拟平台中的应用

发布日期：2019-06-27 作者：点击：

伺服 电动缸凭借其优异的控制性和相对较低的成本，特别是其核心部件—交流伺服电机的控制精度高、加速性能好、有良好的矩频特性和过载能力，使得利用电动缸进行地震模拟成为可能。交流伺服电动缸振动台成本低、控制简单，在地震教学演示、构件及小型结构振动台实验中优点突出，具有广泛的应用前景。将伺服电动缸和微机控制技术相结合，实现了一条单向地震波的模拟仿真输出。结果表明，在一定的加速度范围内模拟效果良好，模拟极限加速度值和模拟效果取决于交流伺服电动缸的性能和台面载荷。在地震模拟中，考虑到对推力以及加速度的要求，常采用大型液压伺服驱动，但随之而来的是高昂的成本，不利于地震模拟研究的开展和普及，而伺服电动缸在地震教学演示、构件及小型结构振动台实验中优点突出，应用前景广泛。系统驱动力由一伺服电动缸和与之配套的驱动器提供。电动缸标示行程１２０ｍｍ，输出力为１７ｋＮ，速度为１００ｍｍ／ｓ。电动缸的伺服电机为松下ＭＩＮＡＳＡ４系列，型号为ＭＳＭＡ２０２Ｐ１Ｈ，额定功率为２．０ｋＷ；驱动器型号为ＭＥＤＤＴ７３６４。系统上位控制单元为ＰＣ机和ＰＣＩ控制卡。此外还包括加速度传感器以及０．８ｍ×０．６ｍ的铝合金振动台面和与之配套的基座和轨道等。只采用位置控制模式会使系统的频宽太低，无法满足地震模拟实验中对系统频宽的要求，采用三参量控制模式能实现较宽频带的稳定控制。系统闭环控制采用ＰＩＤ调节器进行调节。由于采用了开放式的数控系统，根据三参量控制模式原理，位移控制对应频率较低的情况，速度控制对应频率高的情况，加速度控制对应频率较高的情况，通过计算机编程实现ＰＩＤ调节器的设计，考虑到行程限制，采用位置式ＰＩＤ控制算法，控制过程中由计算机完成ＰＩＤ调节运算。

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