冗余驱动两轴电液角振动台控制方法研究

关广丰， 熊 伟， 王海涛

(大连海事大学 机械工程系，辽宁 大连 116026)

振动模拟实验通过在实验室中再现环境振动条件，检验结构或试件的可靠性[1-2]。地震模拟实验中，通过对缩尺模型的振动测试，分析建筑物的抗震性能。受模型尺寸效应及动力相似性条件限制，很难根据缩尺模型实验结果确定原结构的动力反应特性[3-4]。为满足大型复杂结构足尺模型振动实验的需求，研制大型振动台成为振动环境模拟的主要发展方向[5-6]。日本防灾科学技术研究所于2005年建成了世界上最大的三轴六自由度E-defense振动台，承载能力达1 200 t[7]。

大型振动台多采用冗余驱动结构，以增强系统抗倾覆力矩的能力，改善振动台的加速度均匀度及横向分量指标[8]。但冗余驱动结构增加了控制系统的复杂性，如果控制策略选取不当，将使系统中各激振器间出现较大的内力耦合，过多消耗能量，严重时可导致振动台无法运动[9]。

冗余驱动多轴电液振动台控制系统主要由加速度控制回路和内力协调控制回路组成。传统加速度控制回路中，利用合成矩阵将铰点空间内的单缸信号转换为工作空间内的自由度信号[10]。受零位线性化假设条件的限制，振动台在大角度运动时，信号转换之间将出现较大偏差。基于运动学分析的控制方法，有利于提高系统在大位移条件下的控制精度[11]。

对于冗余驱动机构的内力协调控制问题，文献[12-13]提出基于逆动力学模型进行冗余驱动系统的内力协调。……