结构拟动力试验是目前应用最为广泛的结构抗震试验,也是国内外研究最多的结构抗震试验。本文以研究分析结构拟动力试验中的试验误差为背景,在土木工程结构拟动力试验方法和自动控制理论的基础上,针对多自由度结构拟动力试验系统控制上存在的结构耦合问题,采用MTS电液伺服加载系统进行多自由度混凝土框支剪力墙模型的位移耦合实验。研究在电液伺服加载系统负载(多自由度结构)情况下结构构件特性参数(结构刚度)随着试验的进程发生变化时试验系统的位移耦合。 全文对结构拟动力试验的基本原理、发展历史、试验系统和流程、误差问题以及研究进展进行了简要的介绍。重点分析了多变量电液伺服系统的动态特性以及系统结构,特别是耦合环节的传递函数,在理论上得出结构耦合和结构刚度的关系式。整个试验的进程包括弹性阶段、弹塑性阶段Ⅰ以及弹塑性阶段Ⅱ。本文对三个阶段的位移耦合情况都进行了分析,并结合结构刚度的变化情况以及结构拟动力试验的数值计算方法,初步分析了由于结构耦合而产生的试验误差。为了消除结构耦合的影响,实现对系统的最优化控制,减小结构拟动力试验误差,本文以经典控制理论为基础,采用对角矩阵法来实现多变量伺服系统的解耦控制。通过分析PID控制规律以及PID参数与结构负载参数的关系,重点研究了解耦控制的关键问题-数字PID控制器的设计,得出了便于计算机识别的算法。采用PID调节后的试验结果表明:系统在一定程度上消除了结构耦合的影响,达到了减小试验误差,实现系统最优化控制的目的。