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基于国产加速卡的地震模拟计算性能分析与优化
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作者 周辉 朱虎明 +4 位作者 高天琦 董西淼 张凌云 刘卉杰 陈志鹏 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期21-33,共13页
AWP-ODC是基于有限差分数值方法来实现大规模三维地震模拟的软件。随着国外对我国高性能计算芯片的出口限制,我国急需发展自己的高性能计算芯片及其软件生态。早期的AWP-ODC加速主要基于NVIDIA GPU软硬件架构来设计优化,近年来,多种异... AWP-ODC是基于有限差分数值方法来实现大规模三维地震模拟的软件。随着国外对我国高性能计算芯片的出口限制,我国急需发展自己的高性能计算芯片及其软件生态。早期的AWP-ODC加速主要基于NVIDIA GPU软硬件架构来设计优化,近年来,多种异构计算平台迅猛发展,如何基于新的异构计算软硬件平台来加速AWP-ODC具有重要研究价值。为此,本文在一种国产加速卡上对AWP-ODC进行移植。针对耗时较多的核函数dstrqc,通过GPU访存优化和网格参数优化等方式缩短了其运行时间。最后分别在国产类GPU单卡和双卡上,利用Fréchet Kernels地震和8·3鲁甸地震数据集进行性能测试。实验结果表明,在单卡计算环境下,两个数据集的FLOPS分别提高了30.51%和25.21%;在双卡计算环境下,两个数据集的FLOPS分别提高了9.42%和23.6%。 展开更多
关键词 地震模拟 国产加速卡 AWP-ODC 异构计算 性能优化
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高性能科研设施赋能工程韧性提升——大型多功能地震模拟四台阵系统的建设发展与实践创新
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作者 曹爽 李莹 +2 位作者 张国伟 焦驰宇 李爱群 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第7期1-8,共8页
建设大型多功能地震模拟四台阵系统能够提升我国抗震研究装备的现代化水平,为工程结构抗震性能的研究提供强有力的技术支撑,对于保障人民生命安全、维护社会经济稳定和可持续发展具有重要意义。该文介绍了大型多功能地震模拟四台阵系统... 建设大型多功能地震模拟四台阵系统能够提升我国抗震研究装备的现代化水平,为工程结构抗震性能的研究提供强有力的技术支撑,对于保障人民生命安全、维护社会经济稳定和可持续发展具有重要意义。该文介绍了大型多功能地震模拟四台阵系统的建设背景,阐述了相关设备技术参数的创新突破,结合代表性试验案例介绍了该试验系统在服务国家重大项目、提升我国抗震研究设施和装备水平等方面的应用实践,并探讨了地震模拟振动台阵实验室高效管理与开放共享机制。 展开更多
关键词 工程韧性 地震模拟振动台 台阵系统 技术参数 振动台试验 开放共享
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基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法 被引量:2
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作者 纪金豹 杨森 胡宗祥 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期199-206,共8页
针对地震模拟振动台受到系统和试件非线性等因素影响,导致波形再现精度不高的问题,提出基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法以提高振动台的控制效果,通过数值仿真和实际振动台试验对该方法的控制性能进行研究。研究结果表明:... 针对地震模拟振动台受到系统和试件非线性等因素影响,导致波形再现精度不高的问题,提出基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法以提高振动台的控制效果,通过数值仿真和实际振动台试验对该方法的控制性能进行研究。研究结果表明:基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法能够快速收敛,迭代次数较少,可以大幅提高振动台的波形复现精度,能够提高振动台的控制性能。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 振动台控制 前馈补偿 幂指数方法 迭代学习控制
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地震模拟振动台双回路复合控制方法研究 被引量:4
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作者 任翔 栾海英 刘增元 《液压与气动》 北大核心 2024年第6期121-132,共12页
地震模拟振动台实验是评价建筑模型抗震性能、降低地震破坏的有效方法,其中输入振动波形的高精度复现尤为关键。针对实际实验中存在的影响精度的多种因素,如驱动信号传递过程中的非线性因素,模型简化带来的误差以及实验干扰的动态变化等... 地震模拟振动台实验是评价建筑模型抗震性能、降低地震破坏的有效方法,其中输入振动波形的高精度复现尤为关键。针对实际实验中存在的影响精度的多种因素,如驱动信号传递过程中的非线性因素,模型简化带来的误差以及实验干扰的动态变化等,在传统的三参量控制方法的基础上,提出了一种模型参考自适应控制和三参量控制方法相结合的复合控制策略,并引入自适应谐波消除器来解决正弦信号的谐波失真问题。通过建模仿真和振动台实验,验证了提出的控制策略在提高输出信号跟踪精度、减小波形失真度等方面的有效性。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 三参量控制策略 模型参考自适应控制 谐波抑制
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地震模拟振动台三状态控制的研究 被引量:36
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作者 韩俊伟 于丽明 +1 位作者 赵慧 王忠义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期21-23,28,共4页
采用三状态反馈控制和三状态顺馈控制可提高地震模拟振动台(振动台)系统加速度响应频宽,增强系统稳定性应用极点配置原理设计了振动台的水平向和垂直向激振系统的三状态控制器.由于三向六自由度振动台水平向和垂直向激振系统的参数... 采用三状态反馈控制和三状态顺馈控制可提高地震模拟振动台(振动台)系统加速度响应频宽,增强系统稳定性应用极点配置原理设计了振动台的水平向和垂直向激振系统的三状态控制器.由于三向六自由度振动台水平向和垂直向激振系统的参数不同,因此三状态控制器的结构和参数也不同.对水平向激振系统,由于其液压固有频率较低,采用二阶补偿改善系统的频率特性;对垂直向激振系统,由于其液压固有频率与要求的系统频宽相近,采用一阶补偿改善系统的频率特性. 展开更多
关键词 振动台 电液伺服系统 三状态控制 地震模拟
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地震模拟振动台技术在中国的发展 被引量:55
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作者 高春华 纪金豹 +1 位作者 闫维明 李娜 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期9-19,共11页
地震模拟振动台是开展抗震研究的重要试验设备,国内外发展迅速。对国内振动台的发展历史、建设情况、性能指标、控制算法、试验技术研究进行了调研、总结、对比和分析评述,给出了国内典型振动台的台面尺寸、承载力、工作频率和最大加速... 地震模拟振动台是开展抗震研究的重要试验设备,国内外发展迅速。对国内振动台的发展历史、建设情况、性能指标、控制算法、试验技术研究进行了调研、总结、对比和分析评述,给出了国内典型振动台的台面尺寸、承载力、工作频率和最大加速度等功能指标,总结了振动台的建设现状和发展趋势,对比分析了不同控制算法的优缺点;对国内典型的振动台试验、试验仿真材料进行归纳对比,给出国内已完成振动台试验的结构类型、缩尺比例、模型材料选择;对于振动台的大型化、台阵化、全数字化和网络化控制的发展趋势进行分析阐述,给出高性能振动台的发展方向、技术特征对比和相关研究现状。可供国内外振动台的设计选型、控制技术和试验技术研究参考和借鉴。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 试验技术 控制算法 发展趋势
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硬管母联接的500kV避雷器和互感器耦联体系地震模拟振动台试验研究 被引量:16
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作者 程永锋 朱祝兵 +3 位作者 卢智成 李圣 邱宁 钟珉 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期3945-3950,共6页
国内外历次大震的震害经验表明,相互联接的电气设备具有较强的地震耦合效应,地震易损性明显。为研究互联设备的地震耦合机理,提高互联电气设备的抗震设计水平,以硬管母联接的500 kV避雷器和互感器为研究对象,采用地震模拟振动台试验手段... 国内外历次大震的震害经验表明,相互联接的电气设备具有较强的地震耦合效应,地震易损性明显。为研究互联设备的地震耦合机理,提高互联电气设备的抗震设计水平,以硬管母联接的500 kV避雷器和互感器为研究对象,采用地震模拟振动台试验手段,研究了地震动输入峰值加速度、硬管母与设备间的联接方式、滑动金具滑动槽长度等因素对回路中设备地震反应规律的影响。研究结果表明,硬管母联接使设备产生了明显的动力耦合效应,电气设备通过硬管母联接后,在管母联接方向高频设备的频率降低,低频设备的频率增高。地震动输入峰值加速度越大,滑动金具滑动槽长度越小,设备间的耦合效应越明显。在进行硬管母联接设备的抗震设计时,宜根据单体设备在地震作用下的位移估算结果设计滑动金具滑动槽长度,提出了减小设备地震耦合效应的金具滑动槽长度计算公式。 展开更多
关键词 500 kV电气设备 硬管母联接 地震模拟振动台 耦合效应
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地震模拟振动台控制系统的发展 被引量:28
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作者 唐贞云 李振宝 +1 位作者 纪金豹 闫维明 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第6期162-169,共8页
地震模拟振动台作为结构抗震研究重要的试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程。本文从建模方法、参数识别和控制算法三个方面回顾了地震... 地震模拟振动台作为结构抗震研究重要的试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程。本文从建模方法、参数识别和控制算法三个方面回顾了地震模拟振动台控制系统研究的发展历程与现状,并阐述了地震模拟振动台控制系统的发展趋势,即试件与台面动力耦合模型、高性能参数识别、控制器参数自整定、强非线性高级控制算法、振动台台阵系统控制算法。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 控制系统 发展概况 发展趋势
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地震模拟振动台波形再现定量判别法 被引量:17
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作者 刘永昌 关淑贤 +1 位作者 任贵兴 杨青 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 1998年第1期149-112,共1页
本文给出了地震模拟振动台数字迭代控制精度的定量判据以及实际应用的效果。
关键词 地震模拟 相关系数 振震台 波形 定量判别
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大型三向六自由度地震模拟振动台 被引量:18
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作者 韩俊伟 李玉亭 胡宝生 《地震学报》 CSCD 北大核心 1998年第3期327-331,共5页
大型三向六自由度地震模拟振动台韩俊伟1)李玉亭2)胡宝生2)1)中国哈尔滨150001哈尔滨工业大学2)中国哈尔滨150080国家地震局工程力学研究所主题词地震模拟振动台我国地震模拟振动台(振动台)的研制始于70年代... 大型三向六自由度地震模拟振动台韩俊伟1)李玉亭2)胡宝生2)1)中国哈尔滨150001哈尔滨工业大学2)中国哈尔滨150080国家地震局工程力学研究所主题词地震模拟振动台我国地震模拟振动台(振动台)的研制始于70年代后期.当时由一机部抗震办、建设部、... 展开更多
关键词 地震模拟 振动台 自由度 设计参数
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位移控制的子结构地震模拟振动台混合试验方法 被引量:14
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作者 王向英 田石柱 +1 位作者 张洪涛 宋坤 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2009年第2期30-35,共6页
为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,提出了位移控制子结构地震模拟振动台混合试验方法,包括试验原理、试验过程及数值积分方法,并给出了2种子结构边界条件的模拟形式。通过1个简单框架结... 为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,提出了位移控制子结构地震模拟振动台混合试验方法,包括试验原理、试验过程及数值积分方法,并给出了2种子结构边界条件的模拟形式。通过1个简单框架结构的地震模拟振动台试验和子结构混合加载试验验证了该方法的可行性,并指出了该试验方法的主要技术问题。混合试验方法通过子结构技术和振动台试验相结合,解决了目前的地震模拟振动台试验和拟动力试验在设备规模和加载速度上的局限性。 展开更多
关键词 子结构 地震模拟振动台 混合试验 边界条件 数值积分方法
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试件特性对地震模拟振动台控制性能影响研究(Ⅱ)——对地震记录再现精度的影响及实时补偿 被引量:9
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作者 唐贞云 李振宝 +2 位作者 周大兴 纪金豹 马华 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1199-1205,共7页
常规振动台系统共振频率为20 Hz,而试验试件1阶频率最大为8 Hz,在进行地震模拟振动台控制系统设计时将试件视为刚性体,二者存在较大差异.因此,振动控制系统控制频带窄、稳定性差,降低了地震记录再现精度.本文通过系统建模分析了试件质... 常规振动台系统共振频率为20 Hz,而试验试件1阶频率最大为8 Hz,在进行地震模拟振动台控制系统设计时将试件视为刚性体,二者存在较大差异.因此,振动控制系统控制频带窄、稳定性差,降低了地震记录再现精度.本文通过系统建模分析了试件质量、频率、阻尼等因素对振动台控制性能的影响.结果表明:试件各阶频率周围频带的输入波再现精度很低,出现不同程度的放大与削弱,最大可达3倍.针对这一问题设计了实时反力补偿算法以修正试件与台面相互作用对控制系统性能的影响,在保证系统稳定性的前提下提高了地震记录的再现精度. 展开更多
关键词 地震模拟振动台 试件台面相互作用 单自由度负载 多自由度负载 实时反力补偿
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大型地震模拟振动台运行对周围场地影响的试验研究 被引量:8
13
作者 刘必灯 郭迅 +2 位作者 周洋 王伟 于淼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期212-218,共7页
随着地震模拟振动台数量越来越多,其运行对环境的振动影响受到极大关注。通过现场实测和分析,深入探讨了振动台运行对周围场地的振动影响,结果表明:如果将振动台基础简化为单自由度质点-弹簧-阻尼模型,地基土提供弹性力和阻尼,振动台的... 随着地震模拟振动台数量越来越多,其运行对环境的振动影响受到极大关注。通过现场实测和分析,深入探讨了振动台运行对周围场地的振动影响,结果表明:如果将振动台基础简化为单自由度质点-弹簧-阻尼模型,地基土提供弹性力和阻尼,振动台的运行视为施加于基础的动力荷载,由此得到的计算结果与实测基本吻合。通过扫频试验获取了基础振动幅频响应曲线并进而确定了基础自振频率。试验研究结果显示,当振动台台面产生峰值为1.5 g加速度时,基础及实验室内地面加速度最大值仅有5 gal,不及台面的0.4%;振动从基础向周边场地传播按指数规律衰减,一般不会对周围建筑安全和人员舒适性造成不良影响。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 振动影响 质点-弹簧-阻尼模型 衰减规律
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试件特性对地震模拟振动台控制性能影响Ⅰ——对系统稳定性的影响 被引量:5
14
作者 李振宝 唐贞云 +2 位作者 周大兴 纪金豹 马华 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1091-1098,共8页
为了解决地震模拟振动台控制系统设计时将试验试件假定为刚性质量造成的控制系统控制频带窄、稳定性差、地震记录再现精度低等问题,通过系统建模分析了单自由度、多自由度柔性负载在刚性负载设计参数、空载设计参数控制下的系统性能.结... 为了解决地震模拟振动台控制系统设计时将试验试件假定为刚性质量造成的控制系统控制频带窄、稳定性差、地震记录再现精度低等问题,通过系统建模分析了单自由度、多自由度柔性负载在刚性负载设计参数、空载设计参数控制下的系统性能.结果表明,柔性负载在空载设计参数下的系统稳定性更优.实例仿真表明,空载设计参数控制下系统稳定性得到大幅度改善. 展开更多
关键词 地震模拟振动台 刚性负载 柔性负载 控制参数
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地震模拟振动台反馈控制系统的速度合成方法 被引量:5
15
作者 纪金豹 李振宝 +1 位作者 唐贞云 倪志伟 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1032-1035,共4页
针对地震模拟振动台三参量反馈控制中的速度反馈环节,提出一种具有对称形式的速度合成器,该速度合成器只有2个设计参数,易于实现数字化并且满足合成精度要求.与现有模拟速度合成器相比,设计和应用更为方便实用.
关键词 地震模拟振动台 速度合成 反馈控制 控制器
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地震模拟振动台三参量控制算法超调修正 被引量:11
16
作者 李振宝 唐贞云 纪金豹 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第10期211-215,共5页
针对地震模拟振动台三参量控制算法中存在超调量过大的问题,提出了离线时域修正算法:通过时域内微分方程求解得出超调量存在的原因,进而从直接消除暂态分量出发,以三角函数、傅里叶变换为工具,提出了任意输入下超调量的修正方法,仿真结... 针对地震模拟振动台三参量控制算法中存在超调量过大的问题,提出了离线时域修正算法:通过时域内微分方程求解得出超调量存在的原因,进而从直接消除暂态分量出发,以三角函数、傅里叶变换为工具,提出了任意输入下超调量的修正方法,仿真结果表明该方法大大降低了超调量,减小了在线计算量。同时,通过三参量在地震模拟振动台控制系统中的应用仿真得出:修正后的三参量在降低超调的同时未产生任何不利影响,能很好的应用于地震模拟振动台系统控制。 展开更多
关键词 三参量控制 超调量 时域离线修正 地震模拟振动台
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地震模拟振动台三参量控制参数整定技术的研究 被引量:11
17
作者 栾强利 陈章位 +1 位作者 徐进荣 贺惠农 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期416-425,共10页
对地震模拟振动台三参量控制及其参数整定技术进行了研究,提出了一种快速三参量控制参数整定方法。通过对三参量控制算法的研究,确定三参量控制器中三参量反馈及前馈环节中各个参数的数学表达式,从而完成三参量控制器中控制参数的整定,... 对地震模拟振动台三参量控制及其参数整定技术进行了研究,提出了一种快速三参量控制参数整定方法。通过对三参量控制算法的研究,确定三参量控制器中三参量反馈及前馈环节中各个参数的数学表达式,从而完成三参量控制器中控制参数的整定,极大地提高了地震模拟振动台三参量控制参数整定的效率。最后,通过仿真和现场试验的方法,将传统三参量控制参数整定方法与快速三参量控制参数整定方法进行对比试验,进一步证明了快速三参量控制参数整定方法的可行性和高效性。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 三参量控制 参数整定 波形失真度
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地震模拟振动台三参量控制技术研究 被引量:9
18
作者 栾强利 陈章位 +1 位作者 徐进荣 贺惠农 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期54-60,共7页
对地震模拟振动台三参量控制算法进行了深入的研究,详细研究了三参量反馈及前馈环节对振动台系统特性的校正作用,并通过仿真和试验的方法进一步验证三参量控制算法对地震模拟振动台系统频响特性的改善效果:通过引入三参量速度反馈可以... 对地震模拟振动台三参量控制算法进行了深入的研究,详细研究了三参量反馈及前馈环节对振动台系统特性的校正作用,并通过仿真和试验的方法进一步验证三参量控制算法对地震模拟振动台系统频响特性的改善效果:通过引入三参量速度反馈可以有效扩展系统的频宽,引入三参量加速度反馈可以有效提高系统的阻尼,三参量前馈控制能够对消系统闭环传递函数中距离虚轴较近的极点,实现系统频宽的进一步扩展。最后,通过对三参量伺服控制的地震模拟振动台进行地震波形再现试验,证明三参量控制算法能够实现较高精度的地震波形再现试验。 展开更多
关键词 地震模拟振动台 三参量控制 三参量伺服控制器 地震波再现
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子结构地震模拟振动台混合试验原理与实现 被引量:15
19
作者 王向英 田石柱 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2009年第4期46-52,共7页
为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,本文提出了子结构地震模拟振动台混合试验方法、试验过程及实时数值积分方法,并给出了试验子结构边界条件的两种模拟形式。通过一个简单框架结构的地... 为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,本文提出了子结构地震模拟振动台混合试验方法、试验过程及实时数值积分方法,并给出了试验子结构边界条件的两种模拟形式。通过一个简单框架结构的地震模拟振动台试验和子结构混合加载试验验证了该方法的可行性,并指出了该试验方法的主要技术问题。混合试验方法通过子结构技术和振动台试验相结合,解决了目前的地震模拟振动台试验和拟动力试验在设备规模和加载速度上的局限性。 展开更多
关键词 子结构 地震模拟振动台 混合试验 实时 力控制加载
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基于扩展卡尔曼估计算法的地震模拟振动台模型识别 被引量:8
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作者 赵博宇 丁勇 吴斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期145-150,共6页
由于地震模拟振动台的长期使用和多次维护,其实际工作中的模型往往难以建立,而地震模拟振动台模型的修正对于估计实验结构底部剪力有重要作用。为此利用扩展卡尔曼估计算法识别了哈尔滨工业大学地震模拟振动台模型。首先,对一单自由度... 由于地震模拟振动台的长期使用和多次维护,其实际工作中的模型往往难以建立,而地震模拟振动台模型的修正对于估计实验结构底部剪力有重要作用。为此利用扩展卡尔曼估计算法识别了哈尔滨工业大学地震模拟振动台模型。首先,对一单自由度结构进行仿真,通过测量位移响应,将结构参数准确的识别。随后,对抗震实验室振动台进行了3次空台加载,通过测量振动台台面位移,利用扩展的卡尔曼估计算法,识别地震模拟振动台的模型,更新了其质量,阻尼和刚度。而后分别进行两组不同载荷形成的空台加载实验,由识别参数重构计算得到的台面响应与实测台面响应吻合良好,由此表明振动台模型参数估计准确。通过此次研究既可以有效的认识不同构建形式的振动台模型,同样也可用于确定某些难以测得参数的复杂结构的模型。 展开更多
关键词 模型更新 结构参数识别 地震模拟振动台 扩展卡尔曼滤波估计
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