纪金豹，李文月，武剑峰

（北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124）

引言

作为一种具有特殊技术优势的结构试验设备，地震模拟振动台在土木与地震工程领域中发挥着不可替代的作用。振动台试验是研究和评价结构抗震性能的主要方法之一［1］。能够准确复现地震波形是地震模拟振动台的基本功能，然而由于振动台系统的复杂性，其性能受到诸多因素的影响［2］。获得一个高精度的振动台系统模型是开展振动台系统分析和控制算法设计的前提条件，振动台模型的模拟精度直接决定了控制算法仿真的有效性和控制系统开发的效率。

考虑系统分析的可行性，早期的振动台系统模型通常基于线性系统假设，通过系统各环节分析得到单轴或多自由度系统的传递函数模型［3－4］，模型参数一般可通过理论计算、扫频或白噪声试验得到［5－6］，伺服阀和传感器等环节的动态特性都对开环传递函数模型的阶次和参数取值产生影响［7－14］，并且振动台系统中包含了大量的非线性环节［2］，这些因素都对系统模型的精度和可用性产生重要的影响，这些非线性因素主要包括伺服阀非线性［8－11］（死区、重叠、压力损失和流量增益等）、密封摩擦［12］、球铰和螺栓间隙、试件刚度退化［13］、几何效应（作动器大位移效应）等。此外，油源供油能力、蓄能器容量、作动器刚度和振动台基础变形等也会对系统特性产生不可忽略的影响［15］。虽然考虑非线性的精细化系统模型更符合实际系统特性，但由于其分析和求解极为困难，为了简化系统分析的需要，一般只能对系统非线性环节进行等效线性化处理［16］。……