阿拉巴马大学大型建筑设施的实时状态监控

  性能评估  

阿拉巴马大学的土木建筑和环境工程学院需要对关键的建筑比方桥梁，高楼或者公共建筑进行实时的状态监测和控制研究。

当类似于地震或者飓风这些灾难性极端天气条件下，为了优化和控制减震装置，对一些关键的建筑的实时结构状态监测是十分有必要的，这样可以在需要的时候有计划地进行人员的疏散并制定修补计划。这样需要面临以下挑战：首先需要一套具有实时计算能力的硬件，同时可以适应严酷的工作环境。支持加速度传感器，压力传感器和热电偶等信号接入，系统可以实时控制减震器以减少建筑的位移。

  实时混合仿真  

项目团队采用了实时混合仿真技术在实际环境中监测建筑的实时状态，仿真系统通过电气接口与实际的传感器和执行器形成闭环控制，整个建筑的实时状态都处在监控当中。

下图当中的左边部分指出了在对整体建筑做状态监测时候减震器的应用，基于整个架构搭建的有限元模型可以运行在实验室环境中的实时系统中，连接减震器对控制算法进行闭环测试。

  人行天桥应用  

在这个项目当中，工作人员基于一座人行天桥做了建模。实验室环境当中，这个模型运行在Speedgoat的实时目标仿真机里面，与外界的加速度计，压力传感器和热电偶传感器相连接，从而对控制算法进行集成和验证。

基于桥梁结构的有限元模型进一步被完善，实时运行在控制仿真系统当中对减震器进行控制，并且对各种真实场景进行模拟。

  结果  

目前该项目仍在使用Speedgoat 实时控制系统和MATLAB/Simulink 软件。作为项目的一部分，该团队开发了一套针对减震器的延时补偿算法，该算法也将在其他的项目当中被重复使用。