關(guān)于交流伺服電動(dòng)缸在地震災(zāi)害模擬教學(xué)中的應(yīng)用
因?yàn)榻涣魉欧姍C(jī)具有良好的分區(qū)規(guī)劃和相對(duì)較低的費(fèi)用率,尤其是其關(guān)鍵部件——交流伺服電機(jī)具有較高的線性度、加速特性和良好的矩頻特性,并且具有較好的負(fù)載工作能力,所以采用該電機(jī)進(jìn)行震害模擬是可行的。電動(dòng)缸式交流伺服振動(dòng)平臺(tái)成本低,操作簡(jiǎn)單,在地震災(zāi)害教學(xué)中的演試、預(yù)制件試驗(yàn)和中小型構(gòu)造振動(dòng)平臺(tái)試驗(yàn)等方面均有明顯優(yōu)勢(shì),具有推廣價(jià)值。
利用電動(dòng)缸和微機(jī)控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了單側(cè)地震數(shù)據(jù)的模擬輸出,并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在某一瞬時(shí)速度范圍內(nèi)的仿真模擬實(shí)際效果很好,交流伺服電動(dòng)缸的特性和臺(tái)面荷載對(duì)瞬時(shí)速度的影響是交流瞬時(shí)速度數(shù)值和仿真模擬實(shí)際效果的主要方面。充分考慮扭力特性和瞬時(shí)速度特性,在大、中型液壓機(jī)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)地震災(zāi)害模擬時(shí),接踵而至的卻是昂貴的費(fèi)用,對(duì)地震災(zāi)害模擬的科研與普及的不利影響,而伺服電缸在地震災(zāi)害課堂教學(xué)中的演試、預(yù)制和中小型構(gòu)造振動(dòng)平臺(tái)試驗(yàn)等方面優(yōu)勢(shì)突出,應(yīng)用前景廣闊。
一個(gè)伺服電動(dòng)缸及與之配套的控制器負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)的軟件推力。電瓶標(biāo)識(shí)行程為120Mm,輸出力為17kn,每秒100mm??导袽INASA4系列產(chǎn)品,采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),功率高達(dá)2.5kw,型號(hào)MSMA202P1H;MEDDT736為控制單元型號(hào)。該系統(tǒng)的上位機(jī)控制模塊分別為PC和PCIled軟件。此外還包括瞬時(shí)速度傳感器及0.8米*0.6m鋁合金型材振動(dòng)臺(tái)面,基座、路軌等配套設(shè)施。僅選擇局部操縱方式將導(dǎo)致系統(tǒng)軟件的頻寬過(guò)低,不能滿足震害試驗(yàn)中系統(tǒng)頻寬的要求,采用三參數(shù)操縱方式可以實(shí)現(xiàn)較寬屏帶的平穩(wěn)操縱。選擇PID控制器進(jìn)行調(diào)整的系統(tǒng)軟件閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于數(shù)控系統(tǒng)采用開(kāi)放式軟件,根據(jù)參數(shù)操縱模式基本原理,偏移操縱相匹配頻率低的情況,速率操縱相匹配頻率高的情況,瞬時(shí)速度操縱相匹配頻率高的情況,按照軟件編程完成PID控制器的設(shè)計(jì)方案,充分考慮行程安排的限制,采用局部式PID控制優(yōu)化算法,在整個(gè)操縱過(guò)程中,由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)計(jì)算。
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