三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)控制策略研究

欒強(qiáng)利，陳章位，賀惠農(nóng)

（1.浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310027；2.杭州億恒科技有限公司，杭州 310015）

三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)控制策略研究

欒強(qiáng)利1，陳章位1，賀惠農(nóng)2

（1.浙江大學(xué)流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310027；2.杭州億恒科技有限公司，杭州 310015）

對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)的控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于大流量液壓振動(dòng)臺(tái)的一體式控制器。一體式控制器同時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制及振動(dòng)控制功能，伺服控制中，針對(duì)三級(jí)電液伺服閥和伺服油缸提出一種雙PID伺服控制策略，振動(dòng)控制中，針對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)良好的低頻特性設(shè)計(jì)了基于閉環(huán)迭代控制的波形再現(xiàn)控制方法。通過一體式控制器對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行不同時(shí)程、不同頻寬的波形再現(xiàn)試驗(yàn)，表明控制器對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)具有很好的波形控制能力，實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)高精度波形再現(xiàn)。

液壓振動(dòng)臺(tái)；三級(jí)電液伺服閥；地震波形再現(xiàn)；路譜仿真

液壓振動(dòng)臺(tái)具有良好的低頻特性，低頻狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)大位移，大推力運(yùn)動(dòng)，因此廣泛應(yīng)用于土木工程、海洋結(jié)構(gòu)工程以及航空航天等對(duì)試件結(jié)構(gòu)低頻性能有特殊要求的領(lǐng)域。液壓振動(dòng)臺(tái)的控制主要由伺服控制和振動(dòng)控制部分組成，伺服控制是液壓振動(dòng)臺(tái)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定了液壓振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的工作性能，影響液壓振動(dòng)臺(tái)的響應(yīng)速度及其控制穩(wěn)定性。對(duì)速度要求較高的液壓振動(dòng)臺(tái)普遍采用三級(jí)電液伺服閥進(jìn)行速度控制，因此，液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制包括對(duì)三級(jí)電液伺服閥的控制以及伺服油缸的控制。振動(dòng)控制作為液壓振動(dòng)臺(tái)的上層控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制功能，如液壓振動(dòng)臺(tái)的地震波形再現(xiàn)，路譜仿真，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)等［1－4］。

三級(jí)閥（三級(jí)電液伺服閥）具有流量大，頻響高等特點(diǎn)，因而應(yīng)用于許多流量較大的設(shè)備和結(jié)構(gòu)中，對(duì)速度要求較高的液壓振動(dòng)臺(tái)普遍采用三級(jí)閥進(jìn)行流量控制［5］。三級(jí)閥的控制是液壓振動(dòng)臺(tái)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要采用兩種結(jié)構(gòu)類型：一種采用嵌入式結(jié)構(gòu)，即伺服閥功率放大器集成于三級(jí)閥中，如Moog791、792伺服閥；一種采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，即通過采用專門功率放大器對(duì)三級(jí)閥（如MTS256伺服閥）進(jìn)行控制。伺服油缸是液壓振動(dòng)臺(tái)的執(zhí)行部件，可根據(jù)振動(dòng)試驗(yàn)要求執(zhí)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)。目前，市場(chǎng)上對(duì)一套振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)即液壓振動(dòng)臺(tái)的控制，需要專門購(gòu)買相關(guān)型號(hào)的伺服閥放大器（如Moog122放大器），以及相關(guān)的伺服控制器（如MTS伺服控制器），而且需要單獨(dú)購(gòu)買振動(dòng)控制器，各控制器之間存在不兼容現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，而且一旦出現(xiàn)控制故障，往往需要較為復(fù)雜的檢測(cè)程序，因此，設(shè)計(jì)一套應(yīng)用于液壓振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的一體式控制器，對(duì)于簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)的調(diào)試程序，提高振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的安全性和可靠性具有重要意義。鑒于此，本文通過對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)控制技術(shù)的研究，設(shè)計(jì)了基于雙PID伺服控制基礎(chǔ)上的一體式液壓振動(dòng)臺(tái)控制器（圖1），控制器包括底層控制和上層控制，底層控制實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)的伺服控制功能，即液壓振動(dòng)臺(tái)的三級(jí)閥閥芯和伺服油缸的位移控制，上層控制實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)控制功能。通過對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行波形再現(xiàn)試驗(yàn)，表明控制器對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)有很好的控制效果，能夠準(zhǔn)確控制液壓振動(dòng)臺(tái)高精度復(fù)現(xiàn)一些復(fù)雜的控制波形。

圖1 一體式液壓振動(dòng)臺(tái)控制器Fig.1 The integrated controller for the hydraulic shaker

1 液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制

三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制包括三級(jí)閥閥芯位移控制和伺服油缸位移控制，三級(jí)閥閥芯位移控制通過閥芯LVDT位移傳感器實(shí)現(xiàn)三級(jí)閥閥芯的位移可控，從而實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)流量控制，伺服油缸位移控制通過油缸LVDT位移傳感器實(shí)現(xiàn)伺服油缸的位移可控。

1.1 三級(jí)閥閥芯位移控制

三級(jí)電液伺服閥是由一級(jí)先導(dǎo)閥和一級(jí)功率滑閥串聯(lián)而成，先導(dǎo)閥是一個(gè)小流量高響應(yīng)的二級(jí)電液伺服閥，大流量三級(jí)閥普遍采用雙噴嘴擋板閥作先導(dǎo)閥，三級(jí)電液伺服閥通過一級(jí)先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)一級(jí)功率放大滑閥，雙噴嘴擋板式三級(jí)閥的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，其中1為一級(jí)噴嘴擋板式二級(jí)電液伺服閥作先導(dǎo)閥，2為功率放大級(jí)滑閥，3為L(zhǎng)VDT式位移傳感器，功率滑閥的閥芯位移通過LVDT式位移傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制［5－7］。

伺服閥控制作為液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其控制性能的好壞將直接影響到伺服閥對(duì)伺服油缸的控制效果，為實(shí)現(xiàn)三級(jí)閥閥芯的位移可控，本文設(shè)計(jì)了一種基于PID的控制算法，其控制框圖如圖3所示。來自外部的指令信號(hào)通過先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)功率滑閥，滑閥閥芯位移信號(hào)經(jīng)過負(fù)反饋，形成閉環(huán)控制回路，三級(jí)閥PID功率放大器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)閥芯位移的準(zhǔn)確控制。

圖2 三級(jí)電液伺服閥結(jié)構(gòu)原理圖Fig.2 The structure diagram of the 3－stage servo valve

圖3 三級(jí)電液伺服閥控制原理圖Fig.3 The control diagram of the 3－stage servo valve

三級(jí)閥的閥芯較伺服油缸具有更快的響應(yīng)速度，要求三級(jí)閥的PID控制環(huán)節(jié)具有較高的量級(jí)，同時(shí)，充分考慮到油壓對(duì)閥芯位移控制的影響，三級(jí)閥的PID參數(shù)調(diào)節(jié)過程中，保證閥芯位移響應(yīng)對(duì)輸入指令信號(hào)具有較小的時(shí)間延遲。

1.2 伺服油缸位移控制

伺服油缸作為液壓振動(dòng)臺(tái)的執(zhí)行元件，是液壓振動(dòng)臺(tái)的主要控制元件，也是液壓振動(dòng)臺(tái)控制效果的直接體現(xiàn)，本文針對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)，在三級(jí)閥伺服控制基礎(chǔ)上（圖3），設(shè)計(jì)了一種雙PID液壓伺服控制算法，其控制原理如圖4所示，其中，內(nèi)層PID功率放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)三級(jí)閥閥芯位移的控制，外層PID功率放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)伺服油缸的位移控制。

圖4 三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)伺服控制原理圖Fig.4 The servo control diagram of the 3－stage servo valve controlled hydraulic shaker

伺服油缸運(yùn)動(dòng)過程中，較三級(jí)閥閥芯運(yùn)動(dòng)，受到較大的阻尼，阻尼主要來自于油缸中存在的摩擦力，因此伺服油缸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢，PID控制參數(shù)較三級(jí)閥閥芯PID控制參數(shù)，相差達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)，考慮到系統(tǒng)油壓對(duì)伺服油缸響應(yīng)速度的影響，在系統(tǒng)低壓運(yùn)行環(huán)境下，伺服油缸的位移響應(yīng)對(duì)命令信號(hào)具有較大的時(shí)間滯后。

2 液壓振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)控制

液壓振動(dòng)臺(tái)底層伺服控制基礎(chǔ)上，通過上層振動(dòng)控制液壓振動(dòng)臺(tái)可以完成一系列復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制功能，如波形再現(xiàn)試驗(yàn)，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，正弦振動(dòng)試驗(yàn)等［8－11］，其中，波形再現(xiàn)試驗(yàn)的兩個(gè)典型應(yīng)用分別為地震模擬試驗(yàn)（瞬態(tài)沖擊）和路譜仿真試驗(yàn)（長(zhǎng)時(shí)間歷程復(fù)現(xiàn)）［11－14］。三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)波形再現(xiàn)試驗(yàn)的控制原理如圖5所示，通過閉環(huán)迭代控制算法實(shí)現(xiàn)高精度的波形再現(xiàn)控制。

圖5 三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)波形再現(xiàn)控制原理圖Fig.5 The control diagram of the waveform replication on the 3－stage servo valve controlled hydraulic shaker

2.1 地震波形再現(xiàn)

地震波形再現(xiàn)屬于瞬態(tài)歷程復(fù)現(xiàn)的范疇，通過閉環(huán)迭代控制算法實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)地震波形再現(xiàn)，波形再現(xiàn)控制過程中，閉環(huán)迭代控制算法通過對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)伺服系統(tǒng)傳遞函數(shù)的不斷更新，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)更新，其具體實(shí)現(xiàn)過程：

（1）系統(tǒng)傳遞函數(shù)辨識(shí)。小量級(jí)白噪聲信號(hào)（人工信號(hào)）d0（t）作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)液壓振動(dòng)臺(tái)，同時(shí)，測(cè)量液壓振動(dòng)臺(tái)的響應(yīng)信號(hào)：加速度信號(hào)a0（t），由激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H0（ω）：

其中：D0（ω）為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻譜；A0（ω）為系統(tǒng)測(cè)量加速度信號(hào)a0（t）的頻譜。

（2）求取驅(qū)動(dòng)信號(hào)。根據(jù)參考信號(hào)的頻譜R（ω）及傳遞函數(shù)H0（ω）計(jì)算驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻譜D1（ω），經(jīng)IFFT變化后求得驅(qū)動(dòng)信號(hào)d1（t）。

（3）更新系統(tǒng)傳遞函數(shù)。由第（2）步中得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)d1（t）激勵(lì)液壓振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，并測(cè)量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)下對(duì)應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)a1（t），通過式（1）重新計(jì)算系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H1（ω）。

（4）求取下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)。根據(jù)參考信號(hào)頻譜R（ω）及系統(tǒng)傳遞函數(shù)H1（ω）由式（2）重新求取下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)d2（t）。

（5）重復(fù)第（3）、（4）步，經(jīng)過傳遞函數(shù)的多次均衡，系統(tǒng)傳遞函數(shù)更加準(zhǔn)確，使得系統(tǒng)的輸出控制波形更加逼近參考波形，從而實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)高精度波形控制。

上述閉環(huán)迭代控制具體實(shí)現(xiàn)過程的流程圖如圖6所示，其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)更新過程中，參考信號(hào)波形保持不變，為瞬態(tài)歷程波形。

圖6 地震波形再現(xiàn)流程圖Fig.6 The flow diagram of seismic waveform replication

2.2 路譜仿真

路譜仿真屬于長(zhǎng)時(shí)間歷程復(fù)現(xiàn)控制，路譜波形再現(xiàn)過程與地震波形等瞬態(tài)歷程再現(xiàn)過程相似，亦通過采用閉環(huán)迭代控制算法實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)傳遞函數(shù)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)更新，其具體實(shí)現(xiàn)過程：

（1）系統(tǒng)傳遞函數(shù)辨識(shí)。小量級(jí)白噪聲信號(hào)（人工信號(hào)）d0（t）作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)液壓振動(dòng)臺(tái)，同時(shí)，測(cè)量液壓振動(dòng)臺(tái)的響應(yīng)信號(hào)：加速度信號(hào)a0（t），由激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)通過式（1）辨識(shí)系統(tǒng)傳遞函數(shù)H0（ω）。

（2）求取驅(qū)動(dòng)信號(hào)。將參考信號(hào)分為若干幀，并計(jì)算每一幀參考信號(hào)的頻譜，分別為R1（ω）、R2（ω），…，Rn（ω），通過第一幀參考信號(hào)的頻譜R1（ω）及初始傳遞函數(shù)H0（ω）計(jì)算驅(qū)動(dòng)譜D1（ω），經(jīng)IFFT變化后得到系統(tǒng)的第一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)d1（t）。

（3）更新系統(tǒng)傳遞函數(shù)。正式試驗(yàn)中，由驅(qū)動(dòng)信號(hào)d1（t）激勵(lì)液壓振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，并測(cè)量系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)a1（t），通過式（1）重新計(jì)算系統(tǒng)傳遞函數(shù)H1（ω）。

（4）求取下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由下一幀參考信號(hào)的頻譜R2（ω），以及第（3）步中更新過的系統(tǒng)傳遞函數(shù)H1（ω），計(jì)算下一幀驅(qū)動(dòng)信號(hào)d2（t）。

（5）控制信號(hào)平滑連接［14－15］。采用平滑連接方法連接兩幀控制信號(hào)，隨著試驗(yàn)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)整個(gè)波形再現(xiàn)過程控制信號(hào)的平滑連接。

（6）重復(fù)（3）、（4）、（5），通過傳遞函數(shù)及控制信號(hào)的實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)整個(gè)路譜參考波形的高精度復(fù)現(xiàn)。

路譜仿真等長(zhǎng)時(shí)間歷程復(fù)現(xiàn)的控制過程略不同于地震波形再現(xiàn)等瞬態(tài)沖擊過程，主要體現(xiàn)在：參考信號(hào)的頻譜是隨著試驗(yàn)過程不斷更新的，即R1（ω）、R2（ω），…，Rn（ω），直到試驗(yàn)結(jié)束；不同的頻譜下系統(tǒng)的控制信號(hào)是不同的，控制信號(hào)之間需要進(jìn)行平滑連接，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的控制波形再現(xiàn)。路譜仿真的實(shí)現(xiàn)流程圖如圖7所示。

圖7 路譜仿真流程圖Fig.7 The flow diagram of road spectrum simulation

3 控制器振動(dòng)試驗(yàn)分析

圖8 三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.8 The test system of the 3－stage servo valve controlled hydraulic shaker

本文基于雙PID伺服控制算法及振動(dòng)波形再現(xiàn)控制理論，設(shè)計(jì)了如圖1所示的液壓振動(dòng)臺(tái)一體式控制器，結(jié)合液壓振動(dòng)臺(tái)良好的低頻特性，搭建如圖8所示的三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)，液壓振動(dòng)臺(tái)三級(jí)閥頻響200 Hz以上，伺服油缸為MTS油缸，為減小油缸的運(yùn)動(dòng)摩擦力，油缸采用靜壓軸承支撐，振動(dòng)臺(tái)的具體參數(shù)如表1所示。

表1 液壓振動(dòng)臺(tái)參數(shù)Tab.1 The parameters of the hyd raulic shaker.

3.1 地震波形再現(xiàn)試驗(yàn)

地震波形再現(xiàn)試驗(yàn)中，控制器通過對(duì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的更新，試驗(yàn)中分別選取EI-Centro典型地震波和GR－63標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)地震波對(duì)控制器的控制效果進(jìn)行試驗(yàn)分析，參考波形（目標(biāo)譜）的有效頻寬在50 Hz以下，試驗(yàn)控制波形曲線分別如圖9、10虛線所示。

圖9 EI-Centro地震波形再現(xiàn)Fig.9 EI-Centro seismic waveform replication

圖10 GR－63標(biāo)準(zhǔn)地震波形再現(xiàn)Fig.10 GR－63－Core seismic waveform replication

時(shí)域波形再現(xiàn)控制中，控制波形與參考波形（目標(biāo)曲線）的相關(guān)性用相關(guān)系數(shù)表示，地震波形再現(xiàn)試驗(yàn)中，EI-Centro地震波形再現(xiàn)控制曲線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到94.7%，而GR－63標(biāo)準(zhǔn)地震波形再現(xiàn)控制曲線的相關(guān)系數(shù)達(dá)到93.5%，試驗(yàn)表明一體式控制器對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)具有高精度的波形控制能力。

3.2 路譜仿真試驗(yàn)

路譜仿真試驗(yàn)中，由于參考波形時(shí)間歷程較長(zhǎng)，因此需要將參考波形分成多幀信號(hào)進(jìn)行處理，參考信號(hào)隨著時(shí)間歷程不斷遞進(jìn)更迭，驅(qū)動(dòng)信號(hào)亦不斷發(fā)生變化。試驗(yàn)中參考波形選取公路實(shí)測(cè)的一段路譜波形（如圖11），預(yù)處理后路譜波形總時(shí)長(zhǎng)約為10min，有效頻寬在100 Hz以下，三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)路譜仿真試驗(yàn)的控制波形如圖12虛線所示，圖12中顯示一幀試驗(yàn)路譜波形，當(dāng)前幀控制波形與參考波形的相關(guān)系數(shù)達(dá)到94.2%。

圖11 試驗(yàn)路譜波形Fig.11 The testing road spectrum

圖12 路譜仿真試驗(yàn)控制波形Fig.12 The controlwaveform in a road spectrum simulation

路譜仿真試驗(yàn)結(jié)果說明，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間歷程信號(hào)，一體式控制器對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)仍具有很好的控制效果，能夠有效控制液壓振動(dòng)臺(tái)的輸出波形，從而實(shí)現(xiàn)高精度的波形再現(xiàn)。

4 結(jié) 論

大流量液壓振動(dòng)臺(tái)通過三級(jí)電液伺服閥進(jìn)行流量控制，控制過程復(fù)雜，需要分別對(duì)三級(jí)電液伺服閥和伺服油缸進(jìn)行伺服控制，并在伺服控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服油缸的高精度振動(dòng)控制。本文針對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)了一體式液壓振動(dòng)臺(tái)控制器，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)的底層伺服控制及上層振動(dòng)控制功能，伺服控制中提出了一種基于雙PID校正的伺服控制策略，振動(dòng)控制中，重點(diǎn)研究了液壓振動(dòng)臺(tái)在波形再現(xiàn)中的控制應(yīng)用，并分別針對(duì)地震波形再現(xiàn)過程（瞬態(tài)時(shí)程）和路譜仿真過程（長(zhǎng)時(shí)間歷程）設(shè)計(jì)了閉環(huán)迭代控制算法。最后，通過不同時(shí)程的波形再現(xiàn)試驗(yàn)，驗(yàn)證了一體式控制器對(duì)三級(jí)閥控液壓振動(dòng)臺(tái)的控制效果，表明一體式控制器對(duì)液壓振動(dòng)臺(tái)具有很好的波形控制能力，實(shí)現(xiàn)液壓振動(dòng)臺(tái)高精度的波形再現(xiàn)。

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Control strategy for a hydraulic shaker controlled with a 3-stage electro-hydraulic servo valve

LUAN Qiang-li1，CHEN Zhang-wei1，HE Hui-nong2
（1.The State Key Lab of Fluid Power Transm ission and Control，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；
2.Hangzhou ECON Science and Technology Co.，LTD，Hangzhou 310015，China）

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 controland vibration control functionsof 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.

hydraulic shaker；3-stage electro-hydraulic servo valve；seismic waveform replication；road spectrum simulation

TB534；TH137

A

10.13465/j.cnki.jvs.2014.24.023

2013－10－09 修改稿收到日期：2013－12－04

欒強(qiáng)利男，博士生，1984年生

陳章位男，教授，博士生導(dǎo)師，1965年生