基于直接正交的实时混合模拟瞬时控制参数评价方法

1

作者 孟祥金 陈一鸣 +3 位作者 彭长乐 郭彤 陈城 徐伟杰 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期146-152,共7页

在实时混合模拟试验过程中,目前任何补偿方法都无法完全消除作动器动力特性的影响,因此瞬时时滞、瞬时幅值误差等瞬时控制参数对评价实时混合模拟试验的准确性具有重要的作用。目前实时混合模拟瞬时控制参数计算方法基于Hilbert变换初... 在实时混合模拟试验过程中,目前任何补偿方法都无法完全消除作动器动力特性的影响,因此瞬时时滞、瞬时幅值误差等瞬时控制参数对评价实时混合模拟试验的准确性具有重要的作用。目前实时混合模拟瞬时控制参数计算方法基于Hilbert变换初步实现瞬时幅值和瞬时时滞的计算,但是该方法在计算瞬时频率时,其计算得到的负频率物理意义不明确,影响了该方法的推广和应用。提出了一种基于直接正交方法的计算方法,首先利用经验模态分解构造本征模态函数,然后对本征模态函数采用经验AM-FM分解构造正交函数,计算瞬时频率和瞬时控制参数,从而避免了Hilbert变换导致的负频率问题。在实时位移追踪试验中应用该方法计算了瞬时控制参数,比较结果表明,与传统方法相比该方法可以显著提高瞬时频率与时滞的有效性,可为实时混合模拟试验评价和补偿提供依据。 展开更多

关键词 经验模态分解 瞬时频率 瞬时控制参数 经验AM-FM分解 直接正交法 实时混合模拟

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使用高阶无条件稳定显式算法的实时混合模拟稳定性

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作者 傅博 张付泰 陈瑾 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期206-213,共8页

为了提高实时混合模拟(RTHS)计算效率、计算精度和稳定性,基于具有二阶精度的无条件稳定显式Chen-Ricles(CR)和Chang积分算法,提出具有高阶精度的无条件稳定新型双显式(NDE)和新型半显式(NSE)积分算法。基于离散控制理论,推导出使用两... 为了提高实时混合模拟(RTHS)计算效率、计算精度和稳定性,基于具有二阶精度的无条件稳定显式Chen-Ricles(CR)和Chang积分算法,提出具有高阶精度的无条件稳定新型双显式(NDE)和新型半显式(NSE)积分算法。基于离散控制理论,推导出使用两种高阶算法的RTHS系统的闭环离散传递函数,分析了时滞、阻尼比、刚度比例系数、积分算法等对RTHS系统稳定性的影响,并以时滞微分方程推导出的近似解和精确解作为参照。分析结果表明,时滞会降低RTHS系统的稳定性;增大刚度比例系数会降低不同分析结果间的差异;增大阻尼比会提升RTHS系统的稳定性,同时会增大考虑积分算法与不考虑积分算法的稳定性差异,也会增大使用不同积分算法的稳定性差异;使用两种高阶算法的RTHS系统稳定性优于使用两种二阶算法的RTHS系统稳定性。 展开更多

关键词 实时混合模拟 积分算法 稳定性 离散控制理论

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基于Bouc-Wen模型的非线性实时混合模拟稳定性分析

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作者 卜逸凡 黄亮 汤志伟 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第8期1141-1147,共7页

实时混合模拟(real-time hybrid simulation,RTHS)中不可避免的作动器响应延迟会影响试验系统稳定性。为研究同时含非线性构件和作动器时滞的复杂试验系统稳定性,文章采用分段线性方法将非线性模型近似简化为多个线性状态的叠加,基于T-... 实时混合模拟(real-time hybrid simulation,RTHS)中不可避免的作动器响应延迟会影响试验系统稳定性。为研究同时含非线性构件和作动器时滞的复杂试验系统稳定性,文章采用分段线性方法将非线性模型近似简化为多个线性状态的叠加,基于T-S模糊模型理论建立试验系统运动方程,通过Lyapunov稳定理论分析其近似稳定性,获得线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)形式的稳定性判据。数值分析和试验结果验证在外荷载输入下,简化模型高度近似于原模型,表明该近似方法具有良好的计算精度。对于具有刚度软化特性的Bouc-Wen模型,最大刚度决定试验系统稳定性。当试验系统时滞小于临界时滞,处于渐近稳定状态时,结构的动力响应逐步收敛;而当试验系统时滞大于临界时滞处于失稳状态时,系统仍能通过材料屈服耗能保持能量平衡。而在线性系统中,能量则不断积累,导致试验系统响应无限增加,是线性与非线性试验系统的最大差异。 展开更多

关键词 实时混合模拟(RTHS) 非线性 BOUC-WEN模型 T-S模糊模型 稳定性

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含新型滑移支座的并联隔震建筑实时混合模拟试验研究 被引量：7

4

作者 黄亮 徐伟杰 郭彤 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期151-157,共7页

滑移隔震支座是性能稳定、构造简单的隔震装置,介绍了一种摩擦界面涂有二硫化钼的新型滑移支座。为了解滑移支座的摩擦性能及含此支座的并联隔震建筑的隔震效果,对支座进行了拟静力试验、实时混合模拟试验和数值模拟。拟静力试验表明滑... 滑移隔震支座是性能稳定、构造简单的隔震装置,介绍了一种摩擦界面涂有二硫化钼的新型滑移支座。为了解滑移支座的摩擦性能及含此支座的并联隔震建筑的隔震效果,对支座进行了拟静力试验、实时混合模拟试验和数值模拟。拟静力试验表明滑移支座的摩擦系数与水平加载频率及压强存在相关性。以滑移支座为试验子结构、铅芯橡胶支座及上部结构为数值子结构,进行了实时混合模拟试验,研究了滑移支座在地震作用下的响应,并通过与有限元模拟结果的对比,评估了并联支座的隔震效果。结果表明,采用新型滑移支座和铅芯橡胶支座的并联隔震结构具有良好的隔震效果。 展开更多

关键词 实时混合模拟 滑移支座 隔震支座 摩擦 子结构

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实时混合模拟频域评价方法的物理意义 被引量：4

5

作者 徐伟杰 郭彤 陈城 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期923-927,共5页

为研究实时混合模拟频域评价方法的物理意义,通过数值模拟和实验室试验,分别计算了线性结构和非线性结构在整个试验以及各个频率下的幅值、相位(时滞)和权重.研究发现,各频率上的幅值、等效时滞按照权重加权可以得到整个试验的幅值、等... 为研究实时混合模拟频域评价方法的物理意义,通过数值模拟和实验室试验,分别计算了线性结构和非线性结构在整个试验以及各个频率下的幅值、相位(时滞)和权重.研究发现,各频率上的幅值、等效时滞按照权重加权可以得到整个试验的幅值、等效时滞.因此,实时混合模拟频域评价方法的物理意义实际上是计算各个频率上的幅值和相位(时滞),并根据输入信号各个频率幅值平方的权重进行加权得到试验的幅值和相位(时滞).由于权重的影响,频域评价结果受输入中低频成分的控制;对于非线性结构,需注意虚假时滞对计算结果的影响. 展开更多

关键词 实时混合模拟 频域 评价方法 物理意义 权重

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实时混合模拟误差的理论分析及试验验证 被引量：3

6

作者 黄亮 郭彤 徐伟杰 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1045-1050,共6页

为研究实时混合模拟中幅值比率误差和时滞对试验结果的影响,选用弹簧作为试验子结构进行研究,观测和分析了测量位移与计算位移之间的微小误差.假定在试验过程中幅值比率误差和时滞处处相等,采用时滞微分方程建立了实时混合模拟的数学模... 为研究实时混合模拟中幅值比率误差和时滞对试验结果的影响,选用弹簧作为试验子结构进行研究,观测和分析了测量位移与计算位移之间的微小误差.假定在试验过程中幅值比率误差和时滞处处相等,采用时滞微分方程建立了实时混合模拟的数学模型,给出了微时滞下自由振动和简谐振动的近似解.结果表明,理论分析结果与试验结果较为相似,说明所提数学模型具有合理性和准确性.误差会导致作用在试验子结构上的外力失真,并影响了数值子结构的位移峰值和稳态振幅.理论分析结果与试验结果之间的微小差异主要受假设简化、测量噪声、累积误差等因素的影响. 展开更多

关键词 实时混合模拟 时滞微分方程 误差分析 幅值比率误差 时滞

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磁流变阻尼器的半主动控制及实时混合模拟试验研究 被引量：6

7

作者 李歆 吕西林 Shirley Dyke 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期130-135,共6页

磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半... 磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。 展开更多

关键词 磁流变阻尼器 实时混合模拟试验 半主动控制

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回归法在实时混合模拟数值子结构不确定性分析中的应用 被引量：1

8

作者 徐伟杰 陈城 +3 位作者 陈梦晖 郭彤 黄亮 王燕华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期96-100,共5页

为了分析实时混合模拟试验数值子结构不确定性对试验的影响,采用多项式混沌展开建立不同时滞情况下数值子结构不确定参数与位移最大值的代替模型.多项式混沌展开的系数采用回归法计算,并基于模型误差对多项式混沌模型进行评价.模拟结果... 为了分析实时混合模拟试验数值子结构不确定性对试验的影响,采用多项式混沌展开建立不同时滞情况下数值子结构不确定参数与位移最大值的代替模型.多项式混沌展开的系数采用回归法计算,并基于模型误差对多项式混沌模型进行评价.模拟结果表明,时滞和不确定性参数均方差越大,位移最大值的均值和方差越大.当不确定性参数均方差为均值的0.05、0.10和0.20倍时,模型误差的变化范围分别为0.002%~0.02%、0.02%~0.4%和0.5%~5%,说明基于多项式混沌展开的实时混合模拟数值子结构不确定性分析精度受不确定性参数方差的影响. 展开更多

关键词 实时混合模拟 不确定性 数值子结构 多项式混沌 时滞

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实时混合模拟中偶发计算延迟的产生及影响

9

作者 黄亮 黄慎江 +2 位作者 王静峰 徐伟杰 郭彤 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期80-86,共7页

为了研究试验中计算延迟的产生及影响,分析了滑移支座试验的计算耗时,并评价了试验的实时性.试验发现,在某些积分步骤中会偶然出现计算延迟,破坏了试验的实时性.计算延迟是由于试验中使用了隐式积分算法,在迭代计算中残差收敛速度缓慢... 为了研究试验中计算延迟的产生及影响,分析了滑移支座试验的计算耗时,并评价了试验的实时性.试验发现,在某些积分步骤中会偶然出现计算延迟,破坏了试验的实时性.计算延迟是由于试验中使用了隐式积分算法,在迭代计算中残差收敛速度缓慢所导致的.计算延迟具有偶然性和随机性,不仅影响了试验构件的加载速率,更使指令位移信号呈S形曲线.该信号命令作动器在短时间内急停急转,作动器需克服巨大的惯性力作用,导致响应延迟显著.通过使用显式积分算法、简化数值模型等方法,可显著减少实时混合模拟的积分计算时间,从而避免了计算延迟现象,保障了试验的实时性. 展开更多

关键词 计算延迟 作动器时滞 预测修正 子步技术 实时混合模拟

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基于OpenSees的实时混合模拟试验技术的研究进展

10

作者 付忠余 尹训强 王桂萱 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1463-1475,共13页

实时混合模拟试验技术既可以控制实验成本与规模,又可保证试验数据的准确性,在地震工程中具有良好的发展前景。其中,OpenSees软件具有灵活高效、材料全面等优势,被广泛作为实时混合模拟试验的数值子结构分析平台。首先,探讨了实时混合... 实时混合模拟试验技术既可以控制实验成本与规模,又可保证试验数据的准确性,在地震工程中具有良好的发展前景。其中,OpenSees软件具有灵活高效、材料全面等优势,被广泛作为实时混合模拟试验的数值子结构分析平台。首先,探讨了实时混合模拟试验技术发展历程,梳理了国内外发展重要时间节点;其次,对实时混合模拟理论基础,即实时演算的迭代积分算法的分类与作用进行阐述说明;然后,探究以OpenSees软件为数值子结构模拟分析平台,通过OpenFresco搭载TCP/IP协议实现数值子结构与物理子结构数据交互的混合模拟试验,并依次介绍了国内外重要研究进展;最后,归纳了当前实时混合模拟试验在数值计算与伺服作动器加载方法中存在的问题,并总结现有的实验精度补偿方法。 展开更多

关键词 实时混合模拟试验 积分方法 子结构 有限元分析 OPENSEES OpenFresco

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基于L稳定实时协调算法的等效力控制方法 被引量：1

11

作者 周惠蒙 谭晓晶 +2 位作者 吴斌 戴君武 杨永强 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第S1期758-762,共5页

实时混合模拟将结构的关键部位作为试验子结构进行试验,而其他部分作为数值子结构在计算机中计算,通过作动器对试验子结构的加载来实现二者边界的协调。由于作动器一般采用位移控制,数值子结构和试验子结构之间往往位移的同步较好,而加... 实时混合模拟将结构的关键部位作为试验子结构进行试验,而其他部分作为数值子结构在计算机中计算,通过作动器对试验子结构的加载来实现二者边界的协调。由于作动器一般采用位移控制,数值子结构和试验子结构之间往往位移的同步较好,而加速度同步的误差较大,这将降低实时混合模拟的准确性。为了提高实时混合模拟中加速度控制的精度,提出了基于L稳定实时协调(LSRT)算法的等效力控制方法。纯惯性试件的实时混合试验仿真验证了这种方法的可行性。 展开更多

关键词 实时混合模拟 等效力控制方法 LSRT算法 显式 加速度控制

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