1.一種模塊式萬向加載試驗裝置，包括上臺面(1)、下臺面(2)、作動器(3)、力傳感器(4)、位移傳感器(5)、機械萬向鉸(6)、下位機控制器(7)、坐標轉換器(8)、模式控制器(9)、上位機控制器(10)，每臺作動器(3)均包括一臺力傳感器(4)和一臺位移傳感器(5)，并通過兩臺機械萬向鉸(6)與上臺面(1)和下臺面(2)相連接，下位機控制器(7)實現對單臺作動器(3)進行位移控制，坐標轉換器(8)、模式控制器(9)和上位機控制器(10)構成外環(huán)控制器，實現上臺面(1)加載點在整體坐標系的6自由度力/位移混合控制，其特征在于：6臺作動器形成并聯運動機制，可控制上臺面(1)在空間任何方向運動。
2.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，由上位機控制器(10)發(fā)出目標控制向量ui+1到模式控制器(9)，模式控制器(9)將目標控制向量和其模式控制類別轉化為整體坐標系下的位移/力混合目標向量dci+1(t)，通過坐標轉換器(8)將目標向量轉化為作動器的目標信號lck，由下位機控制器(7)驅動6臺作動器(3)對試驗體進行加載，同時各個作動器的力傳感器(4)和位移傳感器(5)反饋信號mck，并由坐標轉換器(8)轉化為整體坐標系下的位移和力反饋向量YRi+1(t)，發(fā)送給上位機控制器(10)，通過比較后形成閉環(huán)控制。
3.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，上臺面(1)為萬向加載試驗裝置的加載平面，試驗中與試驗體連接。
4.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，下臺面(2)為萬向加載實驗裝置的反力部件，試驗中與實驗室反力墻或反力地板連接。
5.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，作動器(3)的位移由位移傳感器(5)測量，作用力由力傳感器(4)測量，其動作由伺服閥(11)驅動。
6.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，下位機控制器(7)由內環(huán)伺服控制器(12)、反饋信號調理電路(13)、伺服命令比較器(14)構成，反饋信號調理電路(13)接受來自位移傳感器(5)和力傳感器(4)的反饋信號，經過濾波、放大電路調理形成調理后反饋信號，伺服命令比較器(14)將目標信號與調理后反饋信號比較后生成比較信號發(fā)送給內環(huán)伺服控制器(12)，內環(huán)伺服控制器(12)采用PID控制，將比較信號轉換為命令信號，驅動作動器(3)運動，下位機控制器具有6個通道，每個通道控制1臺作動器(3)。
7.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，坐標轉換器(8)包括A/D變換模塊(15)、D/A變換模塊(16)和坐標變換矩陣計算模塊(17)，將6臺作動器的位移和力模擬信號經過A/D變換模塊(15)后轉化為數字信號，通過坐標變換矩陣計算模塊(17)，得到上臺面(1)整體坐標系下的位移和力，并將其傳輸給上位機控制器(10)，坐標轉換器(8)的另一個功能是接收模式控制器(9)的數字目標信號，通過坐標變換矩陣計算模塊(17)進行逆變換為6臺作動器的目標值，通過D/A變換模塊(16)轉換為模擬信號，并傳送給下位機控制器(7)作為其目標信號。
8.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，模式控制器(9)具有攝動矩陣求解模塊(18)、力位移轉換模塊(19)，攝動矩陣求解模塊(18)在試驗體連接后，采用攝動方法自動生成試驗體剛度矩陣，力位移轉換模塊(19)根據上位機控制器(10)的目標信號和模式信號將相關目標值從位移轉化為力或者從力轉化為位移，并發(fā)送給坐標轉換器(8)。
9.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，上位機控制器(10)包括臺式機(20)、數字命令比較器(21)、多輸入多輸出魯棒控制器(22)和卡爾曼濾波器(23)，數字命令比較器(21)接收來自坐標轉換器(8)的整體坐標系的力和位移信號，通過卡爾曼濾波器(23)后與整體坐標期望信號進行比較，生成比較信號，比較信號通過多輸入多輸出魯棒控制器(22)后生成目標信號及模式信號發(fā)送給模式控制器(9)，數字命令比較器(21)、多輸入多輸出魯棒控制器(22)和卡爾曼濾波器(23)均安裝在臺式機(20)內，臺式機(20)具有與系統(tǒng)集成控制器(24)交互的接口。
10.根據權利要求1所述模塊式萬向加載試驗裝置，其特征在于，系統(tǒng)集成控制器(24)可與多臺上位機控制器(10)進行交互，控制多臺模塊式萬向加載裝置進行復雜結構試驗，也可與數值子結構(25)交換數據。