交流伺服電動缸在地震模擬平臺中的應(yīng)用
瀏覽： 發(fā)布日期：2019-10-31 10:51:45
交流伺服電動缸憑借其優(yōu)異的控制性和相對較低的成本，特別是其核心部件—交流伺服電機的控制精度高、加速性能好、有良好的矩頻特性和過載能力，使得利用電動缸進行地震模擬成為可能。交流伺服電動缸振動臺成本低、控制簡單，在地震教學演示、構(gòu)件及小型結(jié)構(gòu)振動臺實驗中優(yōu)點突出，具有廣泛的應(yīng)用前景。將伺服電動缸和微機控制技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了一條單向地震波的模擬仿真輸出。結(jié)果表明，在一定的加速度范圍內(nèi)模擬效果良好，模擬極限加速度值和模擬效果取決于交流伺服電動缸的性能和臺面載荷。 在地震模擬中，考慮到對推力以及加速度的要求，常采用大型液壓伺服驅(qū)動，但隨之而來的是高昂的成本，不利于地震模擬研究的開展和普及，而伺服電動缸在地震教學演示、構(gòu)件及小型結(jié)構(gòu)振動臺實驗中優(yōu)點突出，應(yīng)用前景廣泛。系統(tǒng)驅(qū)動力由一伺服電動缸和與之配套的驅(qū)動器提供。電動缸標示行程１２０ｍｍ，輸出力為１７ｋＮ，速度為１００ｍｍ／ｓ。電動缸的伺服電機為松下 ＭＩＮＡＳＡ４ 系 列，型 號 為 ＭＳＭＡ２０２Ｐ１Ｈ，額 定 功 率 為 ２．０ｋＷ；驅(qū)動器型號為 ＭＥＤＤＴ７３６４。系統(tǒng)上位控制單元為 ＰＣ 機和 ＰＣＩ控制卡。此外還包括加速度傳感器以及０．８ｍ×０．６ｍ 的鋁合金振動臺面和與之配套的基座和軌道等。只采用位置控制模式會使系統(tǒng)的頻寬太低，無法滿足地震模擬實驗中對系統(tǒng)頻寬的要求，采用三參量控制模式能實現(xiàn)較寬頻帶的穩(wěn)定控制。系統(tǒng)閉環(huán)控制采用 ＰＩＤ 調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)。 由于采用了開放式的數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)三 參量控制模式原理，位移控制對應(yīng)頻率較低的情況，速度控制對應(yīng)頻率高的情況，加速度控制對應(yīng)頻率較高的情況，通過計算機編程實現(xiàn) ＰＩＤ 調(diào)節(jié)器的設(shè)計，考慮到行程限制，采用位置式ＰＩＤ控制算法，控制過程中由計算機完成ＰＩＤ 調(diào)節(jié)運算。