(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211115486.4 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 黑龙江科技大 学 地址 150022 黑龙江省哈尔滨市松北区浦 源路2468号 (72)发明人 孟丽岩　浩杰敦　王涛　许国山　 王贞　郑欢　龚越峰　潘雨桐　 刘吉胜　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务 所(普通合伙) 23209 专利代理师 荣玲 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01)G06F 17/16(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于多任务加载的实时混合试验 方法、 电子设备及存 储介质 (57)摘要 一种基于多任务加载的实时混合试验 方法、 电子设备及存储介质， 属于实时混合试验技术领 域。 为解决在复杂韧性结构实时混合试验中难以 保证数值计算实时性及受限于试验条件无法对 所有关键的构 件进行加载的问题。 本发明数值子 结构与试验子结构进行全时程数据交互， 采用一 个试验子结构的多任务全时程加载再现所有试 验子结构的实测响应。 首先对数值子结构给定的 全时程加载位移进行时滞补偿， 其次进行命令挑 选， 向伺服加载系统逐一发送对应的任务1、 任务 2、 ....、 任 务n的全时程加载命令， 最后采用一个 试验子结构进行多任务全时程加载， 当相邻两迭 代轮次试验结果满足收敛条件， 即输出试验结 果。 本发明适用于试验子结构具有可重复加载特 性的情况。 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 CN 115455593 A 2022.12.09 CN 115455593 A 1.一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 将整体结构划分为数值子结构与试验子结构， 建立数值子结构模型与试验子结构 模型； S2、 采用逐步积分方法求解运动方程， 计算数值子结构模型第1层至第n层的时程位移 矩阵与时程恢复力矩阵， 当积分步数i<k时， 继续采用逐步积分方法求解运动方程， k为逐步 积分的总步数， 当积分步数i ＝k时， 进行 下一步骤； S3、 对步骤S2得到的数值子结构时程位移矩阵进行时滞补偿， 得到数值子结构的时程 命令位移 矩阵； S4、 从步骤S3得到的数值子结构的时程命令位移矩阵中提取数值子结构第1层至第n层 的时程命令位移， 采用多任务加载控制器生成n个时程加载任务， 再传递给伺服加载控制 器； S5、 根据步骤S4生成的时程加载任务， 对带有作动 器的试验子结构进行s次任务加载并 采集时程实测位移矩阵、 时程实测反力矩阵， 判断加载次数s与时程加载任务次数n， 当s<n 继续进行加载， 当 s＝n则进行下一步骤； S6、 基于步骤S1建立的试验子结构模型、 步骤S5得到的相邻两迭代轮次的时程实测位 移矩阵对步骤S5得到的时程实测反力矩阵进行修 正， 得到修 正试验子结构时程反力矩阵； S7、 将步骤S5得到的相邻两迭代轮次的时程实测位移矩阵进行收敛判断， 若收敛则结 束试验输出 试验结果， 若不收敛则进行 下一步骤； S8、 采用迭代收敛控制方法将步骤S5的实测位移矩阵与 步骤S6的修正试验子结构时程 反力矩阵传递至下一迭代轮次， 重复步骤S2 ‑S6。 2.根据权利要求1所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤 S2中的运动方程的计算公式为： 其中， MN、 CN分别是数值子结构的质量矩阵、 阻尼矩阵， 分别是数值子结构 的第j轮次第i步的时程加速度 矩阵、 时程速度 矩阵、 时程位移矩阵， 是第j轮次数值 子结构计算的时程恢复力矩阵， 是第j‑1轮次试验子结构修正后的时程反力矩 阵， 分别是试验子结构测得的第j ‑1轮次第i步的时程位移矩阵、 时程速度矩阵； N、 E分别是数值子结构、 试验子结构； i是积分步数； j是迭代轮次； ag,i是地震加速度记录 。 3.根据权利要求2所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤 S2中的逐步积分方法采用翟方法， 具体方法为： aN,i＝[‑MNag,i‑CNvN,i‑FN(dN,i)‑FE(dE,i,vE,i)]/MN dN,i+1＝dN,i+vN,iΔt+(1/2+ ψ )aN,iΔt2‑ψaN,i‑1Δt2 vN,i+1＝vN,i+(1+φ)aN,iΔt‑φaN,i‑1Δt 其中， ψ、 φ为翟方法引入的参数， dN,i+1为数值子结构的第 i+1步的时程位移矩阵， vN,i+1 为数值子结构的第i+1步的时程速度矩阵， aN,i‑1为数值子结构的第i ‑1步的时程加速度矩 阵， Δt为积分步长 。 4.根据权利要求3所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455593 A 2S3中的时滞补偿方法采用多 项式外插方法， 具体方法为： 其中， τ为系统时滞， b为数据点个 数， ti是第i步时间， dN为数值子 结构位移矩阵， dNc为数 值子结构的时程命令位移 矩阵， dEm为试验子结构的时程实测位移 矩阵。 5.根据权利要求4所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤 S6修正试验子结构时程反力矩阵的具体方法为： 式中， 是迭代第j轮次试验子结构的时程实测反力矩阵， 是等效 试验子结构数值模型， 分别是试验子结构第j轮次第i步的测得的时程实测位移 矩阵、 计算的时程实测速度矩阵， 是第j轮次修 正试验子结构时程反力矩阵。 6.根据权利要求5所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤 S7中的收敛判断采用均方根 误差、 相对面积误差进行判断： 其中， RMSE为均方根 误差， RAE为相对面积误差， T为 一个时程的总时间。 7.根据权利要求6所述的一种基于多任务加载的实时混合试验方法， 其特征在于： 步骤 S8中的迭代收敛控制方法采用不动点迭代方法； 针对第j轮次的输出时程实测位移矩阵 与第j+1轮次的输出时程实测位移 矩阵 表示为： 设置迭代目标 F(d)为： 对于任意的初值 满足 完成不动点迭代法收敛， d*为F (d)的解， a、 b为数值范围的起 点和终点。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455593 A 3