[发明专利]一种地震模拟振动台迭代控制方法

权利要求书

1.一种地震模拟振动台迭代控制方法，该方法基于双环迭代控制系统实现，外环采用迭代控制策略，内环采用伺服控制单元，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、根据加速度指令信号c(k)和振动台台面采集的加速度输出信号y(k)得到系统频响函数H(f)；具体如下：

a)计算加速度指令信号c(k)的自功率谱密度S_xx(f)；

b)计算加速度指令信号c(k)和振动台台面采集到的加速度输出信号y(k)的互功率谱密度S_xy(f)；

c)计算振动台台面采集到的加速度输出信号y(k)的自功率谱密度S_yy(f)；

d)计算系统频响函数

步骤2、对步骤1得到的系统频响函数H(f)在每个频率点上的幅值和相位分别做指数滑动平均滤波；

步骤3、对系统频响函数滤波后的幅值和相位分别做插值处理，使系统频响函数对应的频率点和加速度期望信号对应的频率点相同，得到插值后的系统频响函数H'(f)；

步骤4、根据加速度期望信号y_d(k)和振动台台面采集的加速度输出信号y(k)得到加速度误差信号e(k)，并对误差信号e(k)做傅里叶变换，记为E(f)；

步骤5、求取下一次迭代实验的内环加速度驱动信号u'(k)，包括如下子步骤：

a)求本次迭代实验的内环加速度驱动信号u(k)的频谱修正量

b)对ΔU(f)做傅里叶逆变换，得到内环加速度驱动信号u(k)的修正量Δu(k)＝IFFT[ΔU(f)]；

c)计算下一次迭代实验的内环加速度驱动信号u'(k)＝u(k)+Δu(k)；

步骤6、重复步骤4、5，直至振动台台面采集的加速度输出信号y(k)收敛于加速度期望信号y_d(k)。

2.根据权利要求1所述的一种地震模拟振动台迭代控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下子步骤：

a)分别计算系统频响函数在每个频率点上的幅值H_abs(f)和相位H_angle(f)：

其中，H_real(f)为系统频响函数在每个频率点上的实部，H_imag(f)为系统频响函数在每个频率点上的虚部；

b)对系统频响函数的幅值和相位分别做指数滑动平均滤波，得到滤波后的幅值和相位分别记为H_abs_smooth(f)和H_angle_smooth(f)；

其中，α为平滑因子，取(0,1]，Δf为频率分辨率；

c)求滤波后的系统频响函数H_smooth＝H_abs_smooth(f)*exp(i*H_angle_smooth(f))。

3.根据权利要求1所述的一种地震模拟振动台迭代控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下子步骤：

a)分别计算滤波后的系统频响函数在每个频率点上的幅值H_smooth_abs(f)和相位H_smooth_angle(f)：

其中，H_smooth_real(f)为滤波后的系统频响函数在每个频率点上的实部，H_smooth_imag(f)为滤波后的系统频响函数在每个频率点上的虚部；

b)以加速度期望信号对应的频率点为插值点，对H_smooth_abs(f)和H_smooth_angle(f)分别做三次样条插值，得到H'_abs(f)和H'_angle(f)；

c)求插值处理后的系统频响函数H'(f)＝H'_abs(f)*exp(i*H'_angle(f))。

4.根据权利要求1所述的一种地震模拟振动台迭代控制方法，其特征在于，所述步骤3中，对插值后的系统频响函数H'(f)作以下处理：

a)插值之后按照设置的初始频率和终止频率截取系统频响函数H'(f)，将频率范围外的幅值点设为1，相位点设为0；

其中f_s是初始频率，f_e是终止频率；

b)根据设置的最大饱和幅值和最小饱和幅值，对系统频响函数的幅值H'_abs(f)进行饱和限幅；

其中，MinAmp是最小饱和幅值，MaxAmp是最大饱和幅值；

c)对限幅后的系统频响函数H'(f)求逆，得到系统逆频响函数H^-1(f)；

所述步骤5中，内环加速度驱动信号u(k)的频谱修正量公式替换为ΔU(f)＝E(f)H^-1(f)。