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对三级阀控液压振动台的控制策略进行了系统的研究,设计了应用于大流量液压振动台的一体式控制器。一体式控制器同时实现液压振动台伺服控制及振动控制功能,伺服控制中,针对三级电液伺服阀和伺服油缸提出一种双PID伺服控制策略,振动控制中,针对液压振动台良好的低频特性设计了基于闭环迭代控制的波形再现控制方法。通过一体式控制器对三级阀控液压振动台进行不同时程、不同频宽的波形再现试验,表明控制器对液压振动台具有很好的波形控制能力,实现液压振动台高精度波形再现。
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振 动 与 冲 击
第 33 卷第 24 期 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.33 No.24 2014
收稿日期:2013 -10 -09 修改稿收到日期:2013 -12 -04
第一作者 栾强利 男,博士生,1984 年生
通信作者 陈章位 男,教授,博士生导师,1965 年生
三级阀控液压振动台控制策略研究
栾强利
1
,陈章位
1
,贺惠农
2
(1 .浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州 310027;2.杭州亿恒科技有限公司,杭州 310015)
摘 要:
对三级阀控液压振动台的控制策略进行了系统的研究,设计了应用于大流量液压振动台的一体式控制
器。一体式控制器同时实现液压振动台伺服控制及振动控制功能,伺服控制中,针对三级电液伺服阀和伺服油缸提出一
种双 PID 伺服控制策略,振动控制中,针对液压振动台良好的低频特性设计了基于闭环迭代控制的波形再现控制方法。
通过一体式控制器对三级阀控液压振动台进行不同时程、不同频宽的波形再现试验,表明控制器对液压振动台具有很好
的波形控制能力,实现液压振动台高精度波形再现。
关键词:液压振动台;三级电液伺服阀;地震波形再现;路谱仿真
中图分类号:TB534;TH137 文献标志码:A DOI:10.13465 /j.cnki.jvs.2014.24.023
Control strategy for a hydraulic shaker controlled with a 3-stage electro-hydraulic servo valve
LUAN Qiang-li
1
,CHEN Zhang-wei
1
,HE Hui-nong
2
(1 .The State Key Lab of Fluid Power Transmission and Control,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China;
2.Hangzhou ECON Science and Technology Co.,LTD,Hangzhou 310015,China)
Abstract: The control strategy for a hydraulic shaker controlled with a 3-stage electro-hydraulic servo valve was
studied here.An integrated controller was designed for a large-flow hydraulic shaker.The controller could simultaneously
realize servo control and vibration control functions of the hydraulic shaker.In the process of the servo control,a dual-PID
servo-control strategy was presented for the 3-stage electro-hydraulic servo valve and the servo cylinder.In the process of
the vibration control,aiming at the good low-frequency characteristics of the hydraulic shaker,a waveform replication
method based on a closed-loop iterative control was designed.Through the waveform replication tests with different time
histories and different bandwidths on the hydraulic shaker controlled with the integrated controller,it indicated that the
controller has a strong waveform control ability to achieve a high-precision waveform replication on the hydraulic shaker.
Key words: hydraulic shaker; 3-stage electro-hydraulic servo valve; seismic waveform replication; road
spectrum simulation
液压振动台具有良好的低频特性,低频状态下能
够实现大位移,大推力运动,因此广泛应用于土木工
程、海洋结构工程以及航空航天等对试件结构低频性
能有特殊要求的领域。液压振动台的控制主要由伺服
控制和振动控制部分组成,伺服控制是液压振动台控
制的关键环节,直接决定了液压振动台系统的工作性
能,影响液压振动台的响应速度及其控制稳定性。对
速度要求较高的液压振动台普遍采用三级电液伺服阀
进行速度控制,因此,液压振动台伺服控制包括对三级
电液伺服阀的控制以及伺服油缸的控制。振动控制作
为液压振动台的上层控制环节,实现液压振动台的复
杂运动控制功能,如液压振动台的地震波形再现,路谱
仿真,随机振动试验等
[1 -4]
。
三级阀(三级电液伺服阀)具有流量大,频响高等
特点,因而应用于许多流量较大的设备和结构中,对速
度要求较高的液压振动台普遍采用三级阀进行流量控
制
[5]
。三级阀的控制是液压振动台关键环节,主要采
用两种结构类型:一种采用嵌入式结构,即伺服阀功率
放大器集成于三级阀中,如 Moog791、792 伺服阀;一种
采用独立式结构,即通过采用专门功率放大器对三级
阀(如 MTS256 伺服阀)进行控制。伺服油缸是液压振
动台的执行部件,可根据振动试验要求执行相关的运
动。目前,市场上对一套振动试验系统即液压振动台
的控制,需要专门购买相关型号的伺服阀放大器 (如
Moog122 放大器),以及相关的伺服控制器(如 MTS 伺
服控制器),而且需要单独购买振动控制器,各控制器
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