一种绳系式人工激振控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种绳系式人工激振控制系统及其控制方法，系统包括：作动装置，作动装置包括底座、液压油缸、伺服作动筒以及导向轮，液压油缸、伺服作动筒以及导向轮均安装在底座上，液压油缸通过高压油管与伺服作动筒连通油路，液压油缸用于产生油路流量；拉索，拉索的一端穿过导向轮与伺服作动筒的活塞杆连接，拉索的另一端用于与激振对象结构连接；控制器，控制器与伺服作动筒信号连接，控制器用于通过电压信号对伺服作动筒进行液压作动控制。本发明专利技术无需在激振对象结构上安装激振器，提高了激振测试结果的准确度，可在长距离上实现对高空、高耸激振对象结构的激振控制，降低了人力物力成本，提高了振动测试效率，可广泛应用于人工激振技术领域。激振技术领域。激振技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种绳系式人工激振控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及人工激振
，尤其涉及一种绳系式人工激振控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着建筑技术、结构工程的发展以及新型材料的推广应用，新的建筑结构形式不断涌现，这些新的建筑结构通常具有结构复杂、高耸、高柔，或跨度大、自重轻，或阻尼比小等特点，有的甚至超越设计规范和标准的限制，成为超限结构，在风、地震、人群活动、或交通振动等的作用下容易产生振动响应，影响结构的舒适度和使用功能，甚至危及结构安全，不可忽视。
[0003]为了评估结构服役性能，确保结构舒适度、使用功能和安全性，不少大型复杂结构需要进行结构动力测试，获得其自振频率、阻尼比、模态质量等动力参数，从而提升数值建模及分析精度、检测结构损伤，最终指导结构的设计、加固或运营维护，因此，结构动力测试具有十分重要的作用。结构动力测试需要利用环境激励或激振装置引起结构的响应，由输入和输出通过系统识别、信号处理等技术获得结构参数及响应幅值，其中，环境激励虽然方便，但由于环境作用的幅值非常低、具有不确定性，使结构动力测试的精度总体较低，受环境因素的干扰明显，甚至会遗漏结构高阶模态信息，导致检测结果的错误。要解决这一问题，需要进行结构人工激振。
[0004]现有的结构人工激振技术，其激振装置需要直接安装在激振对象结构上，使很多实际工程结构的激振作业无法实施。这是因为，通常需要进行人工激振的对象结构，往往是具有高耸、大跨等特点的复杂结构，激振作用位置往往位于高空、高耸等危险的作业环境，而为了提高激振力，必须采用大型激振设备，大型激振设备由于自身重量大，体型庞大，不仅无法安装在这些特定的激振位置上、作业成本高昂，还会对结构自身的动力特性产生影响，使人工激振测试结果失真。因此，要顺利实施这类大型复杂结构的人工激振，必须解决这一问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种准确、高效、适用性广的绳系式人工激振控制系统及其控制方法。
[0006]本专利技术所采用的第一技术方案是：
[0007]一种绳系式人工激振控制系统，包括：
[0008]作动装置，所述作动装置包括底座、液压油缸、伺服作动筒以及导向轮，所述液压油缸、所述伺服作动筒以及所述导向轮均安装在所述底座上，所述液压油缸通过高压油管与所述伺服作动筒连通油路，所述液压油缸用于产生油路流量；
[0009]拉索，所述拉索的一端穿过所述导向轮与所述伺服作动筒的活塞杆连接，所述拉索的另一端用于与激振对象结构连接；
[0010]控制器，所述控制器与所述伺服作动筒信号连接，所述控制器用于通过电压信号对所述伺服作动筒进行液压作动控制。
[0011]进一步，所述作动装置还包括油缸安装座和油缸后垫块，所述油缸安装座和所述油缸后垫块均设置在所述底座上，所述液压油缸安装在所述油缸安装座和所述油缸后垫块之间。
[0012]进一步，所述伺服作动筒包括：
[0013]作动筒壳体，所述作动筒壳体靠近所述液压油缸的一端设有进油口，所述液压油缸通过高压油管和所述进油口与所述伺服作动筒连通油路；
[0014]活塞，所述活塞设置在所述作动筒壳体内；
[0015]电液伺服阀，所述电液伺服阀设置在所述作动筒壳体内，且位于所述活塞靠近所述进油口的一侧，所述控制器通过所述电液伺服阀对所述伺服作动筒进行液压作动控制；
[0016]活塞杆，所述活塞杆位于所述活塞远离所述进油口的一侧，所述活塞杆的一端与所述活塞固定连接，所述活塞杆的另一端穿出所述作动筒壳体与所述拉索连接；
[0017]弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述作动筒壳体内，且位于所述活塞远离所述进油口的一侧，所述弹簧组件的一端与所述活塞固定连接，所述弹簧组件的另一端与所述作动筒壳体的内壁固定连接。
[0018]进一步，所述导向轮包括基座、支架以及滑轮，所述基座设置在所述底座上，所述滑轮通过所述支架安装在所述基座上，所述滑轮与所述活塞杆位于同一竖直平面内。
[0019]进一步，所述拉索的一端绕过所述滑轮的底部与所述活塞杆连接，所述滑轮的底部与所述活塞杆位于同一水平面内。
[0020]进一步，所述绳系式人工激振控制系统还包括测力传感器，所述测力传感器设置在所述拉索上，所述测力传感器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述测力传感器用于采集所述拉索的张拉力数据。
[0021]进一步，所述绳系式人工激振控制系统还包括位移传感器，所述位移传感器设置在所述活塞杆上，所述位移传感器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述位移传感器用于采集所述活塞杆的位移数据。
[0022]进一步，所述绳系式人工激振控制系统还包括高速摄像仪，所述高速摄像仪的输出端与所述控制器的输入端连接，所述高速摄像仪用于采集所述拉索的振动图像数据。
[0023]本专利技术所采用的第二技术方案是：
[0024]一种绳系式人工激振控制系统的控制方法，用于通过上述绳系式人工激振控制系统执行，包括以下步骤：
[0025]通过所述控制器产生电压信号，并通过所述电压信号控制所述伺服作动筒作动；
[0026]通过所述活塞杆对所述拉索的一端施加周期性伸缩作动，使得所述拉索在轴向位移伸缩作动下产生横向振动，进而通过调节轴向所动频率使得所述拉索的横向振动进入共振状态；
[0027]通过所述拉索的另一端对激振对象结构施加周期性张拉力，使得激振对象结构产生振动响应。
[0028]进一步，所述控制方法还包括以下步骤：
[0029]预先获取所述拉索的质量分布数据、垂度数据以及预张拉力数据；
[0030]激振过程中实时采集所述拉索的实时张拉力数据、振动图像数据以及所述活塞杆的实时位移数据；
[0031]根据所述振动图像数据确定所述拉索的振型形态和振动频率；
[0032]根据所述质量分布数据、所述垂度数据、所述预张拉力数据、所述实时张拉力数据、所述振型形态、所述振动频率以及所述实时位移数据调节所述电压信号的频率和幅值；
[0033]当所述拉索的周期性张拉力稳定，保持所述电压信号的频率和幅值不变，直至激振结束。
[0034]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种绳系式人工激振控制系统及其控制方法，系统包括作动装置、拉索以及控制器，作动装置包括底座、液压油缸、伺服作动筒以及导向轮，拉索的第一端穿过导向轮与伺服作动筒的活塞杆连接，使用时将拉索的另一端连接在激振对象结构上，通过控制器产生电压信号控制伺服作动筒作动，通过活塞杆对拉索的一端施加振动激励使得所述拉索产生横向参数共振，通过拉索的另一端对激振对象结构施加周期性张拉力使得激振对象结构产生激振，从而实现对激振对象结构的激振控制。本专利技术通过拉索可对激振对象结构施加可调频的持续激振力，通过拉索受参数激励的共振状态可放大激振力吨位，无需直接在激振对象结构上安装激振器，避免增加激振对象结构的重量，提高了激振测试结果的准确度，此外，通过拉索可在长距离上实现对高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绳系式人工激振控制系统，其特征在于，包括：作动装置，所述作动装置包括底座、液压油缸、伺服作动筒以及导向轮，所述液压油缸、所述伺服作动筒以及所述导向轮均安装在所述底座上，所述液压油缸通过高压油管与所述伺服作动筒连通油路，所述液压油缸用于产生油路流量；拉索，所述拉索的一端穿过所述导向轮与所述伺服作动筒的活塞杆连接，所述拉索的另一端用于与激振对象结构连接；控制器，所述控制器与所述伺服作动筒信号连接，所述控制器用于通过电压信号对所述伺服作动筒进行液压作动控制。2.根据权利要求1所述的一种绳系式人工激振控制系统，其特征在于：所述作动装置还包括油缸安装座和油缸后垫块，所述油缸安装座和所述油缸后垫块均设置在所述底座上，所述液压油缸安装在所述油缸安装座和所述油缸后垫块之间。3.根据权利要求1所述的一种绳系式人工激振控制系统，其特征在于，所述伺服作动筒包括：作动筒壳体，所述作动筒壳体靠近所述液压油缸的一端设有进油口，所述液压油缸通过高压油管和所述进油口与所述伺服作动筒连通油路；活塞，所述活塞设置在所述作动筒壳体内；电液伺服阀，所述电液伺服阀设置在所述作动筒壳体内，且位于所述活塞靠近所述进油口的一侧，所述控制器通过所述电液伺服阀对所述伺服作动筒进行液压作动控制；活塞杆，所述活塞杆位于所述活塞远离所述进油口的一侧，所述活塞杆的一端与所述活塞固定连接，所述活塞杆的另一端穿出所述作动筒壳体与所述拉索连接；弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述作动筒壳体内，且位于所述活塞远离所述进油口的一侧，所述弹簧组件的一端与所述活塞固定连接，所述弹簧组件的另一端与所述作动筒壳体的内壁固定连接。4.根据权利要求3所述的一种绳系式人工激振控制系统，其特征在于：所述导向轮包括基座、支架以及滑轮，所述基座设置在所述底座上，所述滑轮通过所述支架安装在所述基座上，所述滑轮与所述活塞杆位于同一竖直平面内。5.根据权利要求4所述的一种绳系式人工激振控制系统，其特征在于：所述拉索的一端绕过所述滑轮的底部与所述活塞杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋洋，周福霖，刘彦辉，徐丽，周惠蒙，张颖，陈建秋，黄襄云，马玉宏，刘海，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：