[发明专利]一种电动伺服缸地震模拟振动台控制系统

权利要求书

1.一种电动伺服缸地震模拟振动台控制系统，用于对电动伺服缸地震模拟振动台进行加速度控制，其特征在于，该控制系统包括外环迭代控制子系统和内环控制子系统；

所述外环迭代控制子系统包括记忆单元和外环控制单元；

在第k次迭代实验中，所述记忆单元用于记忆第k-1次外环加速度控制命令u_k-1(t)、第k-1次振动台台面加速度波形y_k-1(t)和期望加速度波形y_d(t)，并在外环控制单元处理完成后，将u_k-1(t)更新为u_k(t)，在第k次迭代实验结束后，将y_k-1(t)更新为y_k(t)；

所述外环控制单元获取记忆单元中存储的期望加速度波形y_d(t)、第k-1次外环加速度控制命令u_k-1(t)和第k-1次振动台台面加速度波形y_k-1(t)，做如下处理：

1)计算u_k-1(t)的自功率谱密度G_xx(f)；

2)计算u_k-1(t)与y_k-1(t)的互功率谱密度G_xy(f)；

3)计算传递函数

4)对y_d(t)进行傅里叶变换，计算y_d(t)的傅氏谱Y_d(f)＝FFT[y_d(t)]；

5)求第k次外环加速度控制命令傅氏谱

6)对U_k(f)进行逆傅里叶变换，得到第k次外环加速度控制命令u_k(t)＝IFFT[U_k(f)]；

7)将记忆单元中存储的u_k-1(t)更新为u_k(t)；

所述内环控制子系统包括加速度-位移命令转换模块、减法器、加法器、加速度PI控制器和位移PI控制器；

所述加速度-位移命令转换模块接收外环加速度控制命令u_k(t)，生成外环位移控制命令s_k(t)；

所述减法器将外环加速度控制命令u_k(t)与台面加速度反馈信号a_k(t)相减得到加速度偏差信号Δa_k(t)，输入加速度PI控制器，求得加速度控制信号所述减法器将外环位移控制命令s_k(t)与台面位移反馈信号d_k(t)相减得到位移偏差信号Δd_k(t)，输入位移PI控制器，求得位移控制信号

所述加法器将加速度控制信号和位移控制信号合成为振动台控制命令c_k(t)，用以控制振动台的伺服电机。

2.根据权利要求1所述的一种电动伺服缸地震模拟振动台控制系统，其特征在于，所述加速度-位移命令转换模块接收外环加速度控制命令u_k(t)，生成外环位移控制命令s_k(t)，具体步骤如下：

a)对u_k(t)进行数值积分，得到外环加速度控制命令积分信号v_k0(t)；

b)对v_k0(t)进行线性拟合，求出其拟合表达式y＝k_v2x+k_v1的拟合系数k_v2、k_v1；

c)对(v_k0(t)-k_v2t)进行数值积分，得到外环速度控制命令积分信号s_k0(t)；

d)对s_k0(t)进行二次多项式拟合，求出其拟合表达式y＝k_a3x²+k_a2x+k_a1的拟合系数k_a3、k_a2、k_a1；

e)求得外环位移控制命令s_k(t)＝s_k0(t)-(k_a3t²+k_a2t)。