超冗余长行程并联驱动地震模拟台内力耦合机理及其抑制方法研究

摘要

为了满足重载大型结构进行地震模拟实验的要求,地震模拟台通常采用超冗余长行程并联液压驱动的形式,而且通常液压作动器数量远大于控制的自由度数量,以获得足够的出力和位移.冗余驱动形式虽然具有良好的承载能力,但是运动过程中各激振器之间很容易产生内力耦合,降低地震模拟台的净出力,同时导致地震波形复现精度较差,严重时将导致地震模拟台无法正常工作.本项目以地震模拟台为对象,研究超冗余驱动并联机构内力耦合的机理,并提出有效的抑制方法.分析了冗余驱动并联机构激振空间至结构空间的位移和力转换关系，获得了内力空间本征形式，揭示了冗余驱动并联机构内力的本质和数学模型，提出了确定作动器出力到冗余内力的变换矩阵的方法。根据内力空间矩阵的结果设计了静态积分控制器和动态控制器，解决了冗余驱动并联机构零位误差和动态特性不一致所造成内力问题，提高了冗余驱动并联机构的静出力和波形复现精度。