序言：

       地震模拟振动台是地震工程研究的重要手段，是集激振系统、测试系统和分析系统于一体的现代振动试验系统。由于地震模拟振动台不仅负载量大，而且能模拟天然地震波和人工地震波，因此在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、堤岸结构和桥梁结构等方面发挥着重要的作用。

       传统的地震模拟振动台大都采用液压驱动。液压驱动属于力封闭控制，在多电机驱动时能够通过液压缸中液体的自身弹性达到同步控制的目的。为了消除液压系统带来的污染CONTROL ENGINEERING China版权所有，减小制造成本，我们提出采用冗余输入电机驱动的地震模拟振动台，并设计了具有自主知识产权的冗余驱动模块，该模块能将两个输入通过机械方式转换为单输出。地震模拟振动台的机构本体为一并联机构，由8个伺服电机驱动以实现重载，因此在控制系统设计上需要保证8个伺服电机的同步和响应的快速性。

       本系统以PXI-1042内嵌PXI-8186控制器为核心，PXI-7358多轴运

地震模拟振动台机械系统：

       我们开发的DZ10型地震模拟振动台系统综合了并联机器人技术、冗余输入技术等，采用了已申请国家发明专利的双驱动模块作为振动台的输入。整个台面为1×1米，由六条运动链和八个伺服电机驱动，其中采用双驱动模块的两套电机必须保持控制上的同步。图1和图2分别是双驱动模块和DZ10型地震模拟振动台样机。

 
图1 双驱动模块

控制系统设计：

        控制系统设计要综合考虑机械本体、目标要求、开发周期等各种因素：

        1）系统为八轴运动控制www.cechina.cn，首先确定运动控制卡为八轴控制卡，如PMAC、ADLINK、NI、固高等产品均可选。

图2 DZ10型地震模拟振动台样机

       2）系统中的双驱动模块要求两个输入电机同步控制，为了简化设计，采用LabVIEW软件中的电子齿轮功能是不错的选择。

       3）与VC、VB相比CONTROL ENGINEERING China版权所有，LabVIEW软件及控制软件包提供了强大的PID算法，数据分析，处理功能。

       4）要能有效的缩短开发周期。显然，LabVIEW图形化的编程语言对编程者要求很低，能使开发者集中于专业知识的应用。

      最终确定本系统总体结构是基于开放式实时测试平台PXI-1042，以嵌入式PXI-8186作为主控制器，内插NI公司的PXI-7358运动控制卡实现8个伺服电机的运动控制，所有8个伺服轴为联动方式。NI的7358运动控制卡和PXI-8186的通讯由PXI插槽实现，因而具有很快的传输速度。

       PXI-7358运动控制卡主要完成运动控制，而地震模拟振动台的输入输出信号等开关量，如操作按钮及状态指示等，则通过PXI-6511数字输入卡实现，最多具有64点的开关量I/O。同时控制工程网版权所有，由于PXI-7358运动控制卡本身具有回零、正负限位控制等功能，因此各轴原点及限位开关通过UMI-7774接口板卡直接连接到PXI-7358运动控制卡上。

       PXI-7358运动控制卡对各伺服轴的控制是以速度指令输出的形式给出的，即伺服驱动器工作在速度随动状态，位置闭环则由PXI-7358运动控制卡完成，因此，位置检测码盘信号除接至伺服驱动器外，还需要接到PXI-7358运动控制卡上。系统硬件的结构如图3所示。

图3 地震模拟振动台控制系统框图

       在实际施工时，由于交流伺服系统工作时（主要是逆变时）PWM脉宽调制载波的干扰作用非常强，因此除了在电气系统上采取了相应的抗干扰措施，如采用三相电源噪声滤波、三相电抗器外，还从控制柜整体结构上采