单向双轴振动台与结构相互作用的影响及补偿

王巨科， 李小军， 李芳芳， 李 娜， 张 斌

(1. 北京工业大学 城市建设学部，北京 100124； 2. 中国地震局地球物理研究所，北京 100081；3. 天津城建大学 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室，天津 300384)

电液振动台能够较精确地复现研究对象所受的各种激励，并被广泛地应用于工程抗震研究[1-4]、汽车道路模拟[5]及航天振动测试[6]等领域。振动台与研究结构的相互作用会对振动台控制造成不利的影响，使得振动台的使用频带降低，激励复现精度下降等。这种控制与对象(结构)之间的相互作用同样也存在于机械、航空航天等领域的柔性机械臂[7]、压电结构[8]，土木工程领域的减隔震装置[9-10]，以及车辆工程领域的振动控制系统[11]之中。国内外学者在建立了这些领域的系统模型的基础上，研究影响相互作用的因素，并提出不同的解决方案。研究人员通常从结构系统和控制系统两方面来开展相互作用的影响因素研究。结构系统的质量[12]、刚度和阻尼[13]等会对相互作用产生一定的影响。同时，控制系统的控制算法[14]和控制策略[15]也是影响相互作用的主要因素。此外，国内外学者从更专业的应用角度分析了影响相互作用的因素，主要有机械臂的柔度[16]、压电结构的厚度及网格大小、电机驱动系统的齿隙的非线性[17]、风车电机的传动比[18]、结构振动控制装置的时滞时变[19]及座椅悬挂系统的刚度和阻尼等。针对控制与结构的相互作用带来的影响，在机械，航空航天，以及车辆工程等领域，众多学者提出了不同的结构/控制一体化设计方法[20-22]来改进结构系统和控制系统的设计。……