设计要求：
台面尺寸：3m×3m振动方向：三向六自由度（X、Y、Z向）；大负载：60吨
抗倾覆力矩：110tm工作频段：0.1~50Hz
台面满载大加速度：水平X向±1.2g
台面满载大加速度：水平Y向、垂直Z向±1.0g
台面空载大加速度：X、Y、Z向±4.0g
台面满载大速度：±0.8m/s
台面大位移：水平X、Y向±150mm，水平Z向±125mm大偏心距：0.6m
驱动方式：电液伺服；控制方式：数字控制；控制波形：正弦波，地震波，随机波。
大被试件质心高度：4m；油源泵站系统工作压力28MPa，冷却功率按100%考虑。
系统组成：
振动台系统组成与结构示意图如图2-23所示。主要由以下几部分组成：
承载平台，1个；
水平X向作动器，共2套；水平Y向作动器，共2套；垂直Z向作动器，共4套；
蓄能器 共1套；液压源，1套；液压分配器及管路；1套；伺服控制系统；1套；
液压源控制系统；1套；连接电缆；1套；
基础/预埋件设计(卖方只负责设计及验收，由买方负责施工)
图2- 23系统组成框图
系统原理
振动台工作原理如图2-24所示。参见图2-1-1，平台由8个液压作动器驱动，其中X向2个，Y向2个，Z向4个，分别实行三个方向的平移运动，而同方向的作动器差动运动，可实现绕三个方向的转动，即平台在8个作动器的驱动下，实现六个自由度的运动。作动器由伺服控制系统控制，实现作动器按要求的信号运动。
图2- 24振动台控制原理
六自由度振动台伺服控制系统的主要作用是将对台面的自由度驱动信号转化为对各单系统（激振器）的驱动信号，通过控制激振器的运动实现平台的运动。为了实现加速度控制，提高控制系统的稳定裕量并拓展系统频宽，还要采用三状态控制和极点配置等技术，实现进一步提高系统的控制精度的目的。
为了提高控制精度，在伺服控制系统的外环加上振动控制，通过迭代运算对驱动信号进行修正，进一步减小系统响应信号与期望信号的差别，形成一种真正意义上的振动闭环控制。
令表示伺服系统的频响函数，则振动控制的迭代补偿原理可以表示为图2-25所示形式。
图2- 25振动控制迭代补偿原理
图中，表示系统阻抗。频响函数的逆为系统阻抗，有：
将期望信号经系统阻抗修正后的值作为伺服系统的输入信号，则伺服系统的输出即为期望信号。
系统设计
1、平台上表面用于连接负载，负载在平台带动下完成各种姿态的运动。
平台设计时主要考虑以下几个问题：
（1）平台的******振型的频率，优于100Hz；
（2）平台与液压作动器的连接处的强度和整个平台的各方向刚度；
（3）平台的形位公差，如作动器安装平面间的平行度和垂直度公差，上表面与垂直向作动器安装面的平行度误差等；
（4）被试件与平台的安装方式。
为了准确地将电液伺服系统的力和运动规律传递给负载，平台在保证具有足够大的刚度和较高的固有频率的同时，应尽量减轻其重量。为此平台采用二层网格结构，用钢板焊接而成。
平台上表面为安装负载的基准面，为满足用户安装试件的需要，基准面面积为3000mm×3000mm，平台上表面分布有螺纹孔，供负载连接，如图2-26所示。
图2- 26 承载平台结构示意图
X、Y向作动器示意图如图3-1-2所示。
图2- 27 振动台水平向作动器示意图
作动器参数与配置如下：
X、Y向作动器实现平台各向的振动，各向需要2个作动器，作动器配置内置式位移传感器。实现平台及负载方向的振动。作动器见图2-28。
图2- 28 X向作动器结构示意图
每个作动器包括：液压缸（双出杆对称缸）、三级电液伺服阀、压差传感器、位移传感器、加速度传感器、连接铰等。作动器与平台和基础间用关节铰连接，采用自润滑可调间隙关节铰，即能实现灵活的转动，又没有间隙，能够保证了振动台的精度。
垂直Z向作动器实现Z向、绕X和绕Y轴三个自由度的运动。其布置情况如图2-29所示，Z1、Z2、Z3和Z4就是Z向的四个作动器。
图2- 29Z向作动器示意图
作动器参数与配置如下:
Z向作动器共有4个，不仅实现平台Z向的振动，还能够抵抗由于水平振动引起的倾覆力矩。实现平台及负载Z方向1.0g的振动，同时平衡由于水平振动引起的倾覆力矩。Z向作动器见图2-30。
图2- 30 垂向液压缸结构示意图
每个作动器包括：液压缸（双出杆对称缸）、三级电液伺服阀、压差传感器、位移传感器、加速度传感器、连接铰等。作动器与平台和基础间用关节铰连接，采用自润滑可调间隙关节铰，即能实现灵活的转动，又没有间隙，能够保证了振动台的精度。
静力平衡装置
静力平衡装置与Z向作动器串联，用于平衡平台和负载的重量，减小Z 向作动器的出力。静力平衡装置的原理见图2-31。
图2- 31 静力平衡装置的原理图
液压源
液压源采用液压泵和蓄能器联合供油，液压泵只提供振动需要的平均流量，而高于平均流量部分由蓄能器提供。液压源能够满足Z或X或Y 向的振动试验。经分析，液压源的流量为700L/min见图2-32。
图2- 32 液压源的结构图
液压源蓄能器
主要提供系统所需超过系统平均流量的瞬时大流量。液压源蓄能器选择800L的，采用8个100L的囊式蓄能器并联而成。
液压分配器及管路
液压分配器作为液压源与液压缸的接口模块，具有如下功能：为作动器提供瞬时大流量
实现三级伺服阀前置级单独供油；掉电卸荷功能；高低压和截止功能；超压保护功能；油温油压检测功能；液压分配器的结构见图2-33。
图2- 33 液压分配器
伺服控制系统包括硬件和软件两部分。
伺服控制系统实现如下功能：振动台的人机界面；振动台的数字闭环控制；振动台的位移和加速度控制；内力纷争解耦控制；道路谱的精确复现；系统状态显示、数据存储；系统故障监测与安全保护；系统故障显示、与记录；硬件看门狗，实现应急保护；急停按钮，用于系统急停；声光报警。
伺服控制系统硬件组成
伺服控制系统包括任务管理计算机和伺服控制柜，见图2-34。
图2- 34 伺服控制系统硬件组成
（1）任务管理计算机
任务管理计算机实现振动试验系统的试验任务设置和管理，由一台DELL Precision商用台式计算机组成（配置以DELL新型号为准），完成振动台试验系统的运动参数设置、状态监测以及液压源启停管理等。
（2）伺服控制柜
伺服控制柜由控制机柜、伺服控制计算机、信号调理单元、直流稳压电源以及UPS不间断电源等组成。
图2- 35伺服控制单元
伺服控制软件
IEST MTarget是公司开发的多通道伺服控制软件，能提供多种试验功能。运行于Windows XP或Windows 7操作系统上。IEST MTarget系统软件所有模块均采用窗口操作方式，可以根据用户类别设定不同操作权限，该软件操作简单，功能完善。
需方实验室配套条件
实验室
实验室由三部分组成：
⑴ 地坑面积为：4米*4米
⑵ 液压源间面积为：不小于5*10米，隔音要求:50dB
⑶ 控制间面积为3*5米，环境要求：应有空调，温度16℃～25℃。
配水配电
液压源配电要求为：
配电功率：370kw，三相380VAC（五线制）；回路数：3
伺服控制柜的动力配电要求为：
配电功率：不小于3 kW，单相220VAC（三线制）；回路数：1。
PLC控制柜的动力配电：
配电功率不小于2 kW，单相220VAC（三线制）
液压源的冷却水要求为：
不小于40m3/h；冷却器冷却水侧压力：60kPa；冷却器入口水温低于33℃；
冷却水采用经过过滤的淡水。
地线要求
控制间有单独地线，地线的要求为：
在伺服控制柜的安放地点1米距离内安装接地铜排；接地铜排的接地电阻为1Ω。
布置与基础
试验室由试验大厅、液压源间、控制间等部分构成，其中液压源间需要隔音处理。设备布置图如图2-36，2-37。
其中设备基础应满足以下要求：
（1）基础内边缘尺寸满足地震台运动的试验要求；
（2）满足各液压作动器连接处的强度要求和刚度要求；
（3）基础振动要满足作动器控制系统的精度要求；
（4）基础振动要符合试验室操作人员的健康要求，以使能长期操作运行。一般应小于0.2g；
对试验室房屋的振动影响，一般应控制在相当于地震烈度为七度范围内（相当于0.1g），此时房屋设计应以八度地震烈度设计。
图2- 36 实验室安装示意
图2- 37 实验室设备布置示意
系统的安全保护
为了保证振动台长期安全运行，需要对其可能发生的各种故障进行分析，同时针对各种故障进行故障处理和安全保护设计，这是六自由度振动台研制的一项关键内容。
机械系统的安全性
机械系统的安全性设计，主要指机械系统设计时，除了要保证机械系统具有足够的刚度、强度，还要保证振动台在任何可能的运动中（包括正常运动和故障状态），机械部件之间不能发生干涉碰撞。避免平台与作动器间干涉；避免铰座组件与作动器间干涉；需要对基础地坑有防护措施。
液压源安全性
为了使液压系统安全可靠运行，进行了液压源的安全性设计，主要包括：
（1）超温保护：利用温度传感器检测液压源高压管路的液压油温度，如果温度过高，提示液压油温度高；
（2）压力故障保护：利用压力传感器检测系统压力，如果压力超限，则提示报警；
（3）卸荷功能：系统掉电状态下，卸荷阀开启，可以实现液压源蓄能器卸荷。
控制系统安全性
硬件保护策略
（1）具有实时计算机工作状态和市电供电状态监测功能，一旦检测到故障状态，将发出一个使能信号，进行保护动作；
（2）具有急停保护按钮，当操作人员发现系统有出现故障状态可能时，可以在现场和控制间按下急停保护按钮，达到安全保护的目的。
软件保护策略
控制软件将故障分为报警、保护和急停三种，在运行信息里都会给出提示。
报警信号出现时，故障暂时基本没有危害性，软件只给用户提示信息，而不做任何处理。
保护故障是对系统的一种保护，以防硬件损坏，软件将使平台自动回到零位。
此时用户只能是重新启动下位机、上位机程序，然后依次按照系统的启动步骤重新启动系统，否则不能对平台进行正常控制。
急停故障可通过现场急停按钮实现，急停类故障一般是严重故障。急停后，同时平台落回工作零位。报警显示部分闪烁。在急停状态下，用户所能做的是按照平台回落的程序依次走，而后将系统卸荷，待管路压力回零后，重新启动程序，否则无法回到正常状态，即无法恢复对平台进行闭环控制。
客服