上海安亭科学仪器厂核心产品为实验室离心机,文中介绍一种离心机振动台控制系统。
离心机振动台工作在土工
离心机高速旋转产生的模拟超重力场中,相比于常重力振动台其电液伺服系统频率响应要求更高。针对高频下振动台电液伺服系统高频波形复现精度低的问题,设计了关键控制技术预研试验台,建立了系统的精确传递函数模型并进行了仿真分析,提出了多状态反馈和频域前馈相结合的控制策略。搭建了离心机振动台试验台及其电液伺服控制系统,利用试验台验证了控制策略的正确性。
关键词: 离心机振动台; 高频响; 液压系统建模; 多状态反馈; 频域前馈
离心机振动台可以在原型应力条件下探讨地震引起的建构筑物变形和稳定特性,在岩土工程中有很高的科研价值,能够为我国防震减灾提供科学依据。土工离心机振动台工作在超重力场中,最大激振力可以高达数千牛,由于振动台安装尺寸限制,单缸无法提供如此巨大的激振力,需要采用多缸并联驱动; 由于缩时效应,离心机振动台的振动速度峰值较大,激振频宽要求很高,因此要求伺服阀同时具有大流量、高频响两种特性。伺服阀流量与频响特性成负相关性,即流量越小频响越高。实验表明,伺服阀在降流量使用时的频响远高于满流量使用,因此单向台需要采用多阀并联驱动、大流量阀降流量使用的方案; 单向台对宽频带地震波形复现精度有很高的要求,因此需要提出一种控制策略来拓展频宽,同时需要采用高速实时控制系统来提高控制精度。在控制策略层面,一些学者提出了不同的方法,但大多基于离线迭代,实时性较差或者输出波形复现精度不高。针对以上离心机振动台存在的技术难点,设计了一个小型电液振动试验台,搭建了嵌入式实时电液控制系统,提出了用于拓展电液伺服系统频宽、提高波形复现精度的控制算法,并进行了实验验证。
1、试验台液压系统及机械结构设计
针对离心机振动台多阀并联驱动液压缸的工况,试验台采用双阀并联驱动单缸的激振方式。其中比例先导溢流阀用于系统卸荷与过载保护,蓄能器用于稳压及辅助供油。
针对离心机振动台工作频宽较大,高频精确控制困难的特点,设计了离心机振动台控制策略试验台;
对振动台液压系统进行了建模和仿真分析,并根据系统特性提出了多状态反馈和频域前馈相结合的高频波形精确复现控制策略。通过实验证明该控制策略有效拓展了振动台频宽,提高了高频波形复现精度,验证了控制策略的正确性;
研究工作对大型离心机振动台的精确控制有一定的参考意义,为以后大型离心机振动台控制系统的设计提供了技术支撑。以上内容仅供大家参考。