基于Simulink的混合试验系统及其验证

陈永盛, 吴 斌, 王 贞, 许国山， 曾 聪

(哈尔滨工业大学 土木工程学院，哈尔滨 150090)

混合模拟又称拟动力试验或者联机混合试验。它以结构计算模型为中心，以积分算法和加载控制为基本点，以混合试验系统为工具，其目标是充分发挥数值模拟与试验加载的优势，更加真实地揭示结构的动力反应。

混合模拟20世纪70年代开始萌芽，在20世纪80-90年代得到快速发展。21世纪以来，随着大型复杂结构的出现，混合模拟进入繁荣阶段：在空间域上，为了整合不同地区的实验资源，混合模拟由本地单机试验向网络协同试验发展；在时间域上，为了测试速度相关型试件，混合模拟由快速试验向实时试验方向发展。这对混合试验系统提出了新的要求，相继出现了① 基于有限元法的试验架构，如NetSlab[1], OpenFresco[2]及UI-Simcor[3]模式；② 基于并行计算的试验架构，如P2P[4]和PLSRT2[5]等模式。这些包含结构计算模型、积分算法、加载控制，时滞补偿等模块的复杂试验系统在开展混合模拟时固然实用，但对初学者不便理解混合模拟的原理，从而很难掌握混合模拟的执行过程；对研究者需要掌握所有模块的工作性能，从而不便集中精力专项研究开发。为了促进混合模拟的研究与应用，迫切需要一个基本的混合试验系统。

本文根据混合模拟的基本原理，提出了一个基于Simulink仿真环境的混合试验系统。首先介绍了Matlab仿真工具箱Simulink及其实时工作间(Real-Time Workshop, RTW)，接着在阐述了混合模拟基本原理和混合试验系统架构的基础上提出了采用Simulink的混合试验系统。……