考虑RNA运行作用的近海风电结构主动质量阻尼器振动控制研究

由于风电塔上部的风轮-机舱组件(rotor-nacelle assembly, RNA)在运行状态中的非线性控制策略,风电塔顶加速度频响特征复杂,其中风轮3倍转频激励(3P)响应最为突出。考虑一种单自由度等效风电塔模型,通过OpenFAST软件确定RNA运行作用下的结构动力参数与气动荷载,开展了基于线性二次型调节(linear quadratic regulator, LQR)算法的主动质量阻尼器(active mass damper, AMD)对风电塔顶前后向加速度响应的控制研究,以被动调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)为对照考察了AMD的减振性能与控制特点。结果表明:在RNA运行作用下,AMD具有比TMD更好的控制表现,其控制作用可一定程度抑制3P频段的响应。

结构主动质量阻尼器控制系统的μ综合分析

在结构主动质量阻尼器（ＡｃｔｉｖｅＭａｓｓＤａｍｐｅｒ——ＡＭＤ）控制系统中考虑结构刚度的变异和地震激励作用，根据μ综合分析和Ｈ∞设计原理，设计闭环控制系统使其既可以抑制在地震作用下的结构振动，又使结构刚度在有界范围内变化时保持闭环系统的稳定。在本文中μ综合设计方法为Ｄ－Ｋ循环。为了利用Ｄ－Ｋ循环技术，对开环系统进行了必要的改造，最后文中给出了一个五层ＡＭＤ结构控制系统的分析、设计与数值仿真的结果。

降阶的主动质量阻尼结构控制方法

输出反馈H_∞优化控制方法具有较好的鲁棒性能和对最坏情况下的控制效果,是当前建筑结构控制算法的主要研究方向之一.在高层建筑结构控制系统中结构自身的维数和输出权函数的引入,使得控制系统的维数大大增加.从而造成系统过于复杂、计算速度降低、控制滞后等现象.本文综合应用输出反馈H_∞优化控制和平衡模态降阶的方法对主动质量阻尼(AMD)结构控制系统进行分析研究,提出了一种降阶的H_∞优化控制方法.

基于自适应动态规划的主动质量阻尼系统振动控制

主动质量阻尼(AMD)系统是一种主动减振控制技术,其核心在于控制策略的设计。针对该系统力学模型中参数不确定性和外部载荷随机性问题,本文采用数据驱动的自适应动态规划(ADP)算法,设计基于ADP的鲁棒控制器。构建评价神经网络和执行神经网络,分别逼近代价函数和控制策略,在系统模型参数完全未知的情况下,通过采集系统振动响应数据进行双神经网络权值迭代,可以得到近似最优控制策略。通过在一个受基础激励的模拟结构系统上安装AMD系统进行仿真分析,结果表明,基于数据驱动的ADP算法,对模型参数未知的受控结构具有良好的振动控制效果。

主动质量阻尼器控制方式在电梯振动控制中的应用研究

为应对电梯高速运行时产生的水平方向振动恶化问题,通常采用主动控制方式进行振动抑制。对主动质量阻尼器振动控制机理进行了介绍,并对简化主动质量阻尼器模型进行了仿真计算,进而研究主动质量阻尼器控制方式在电梯振动控制中的应用效果与可能存在的问题。

建筑楼盖调谐质量阻尼器振动控制

在动力吸振及优化的频率比、阻尼比研究的基础上,设计了调谐质量阻尼器,并基于实体模型开展了振动控制研究,其模态计算频率与设计频率一致。随之,开展了建筑楼盖调谐质量阻尼器振动控制研究,与调谐质量阻尼器质点模型对比研究结果肯定了实体模型设计及计算分析的准确性。继而在此基础上,在有限元环境设计了一种基于实体模型的主动型调谐质量阻尼器,振动控制分析结果及作动器出力肯定了所提方法的有效性。本研究对调谐质量阻尼器在工程应用层面具有指导意义,对主动、半主动等先进型调谐质量阻尼器开发提供了有效途径,具有一定的创新性。

广州电视塔直线电机驱动的主动质量阻尼器动力特性研究

针对广州电视塔的振动控制,提出了直线电机驱动的主动质量阻尼器控制装置实现策略,分别进行了多个直线电机驱动的2个阻尼器子系统的指令力、反馈驱动力、实际驱动力、控制系统、软件限速、软件限位,以及2个子系统一致性和时滞的性能实测,提出了多个直线电机驱动单个主动质量阻尼器的纹波推力和综合阻力识别方法及计算公式。实测结果表明:提出的广州电视塔多个直线电机驱动的主动质量阻尼器控制装置实现策略可行,广州电视塔2个阻尼器子系统能稳定地接收指令力与实现指令力,软件限位及限速安全系统工作良好;提出的多个直线电机驱动单个主动质量阻尼器的纹波推力和综合阻力识别方法及计算公式能较好地识别直线电机驱动的主动质量阻尼器动力特性;2个阻尼器子系统能同步工作且时滞较小,满足广州电视塔振动控制的要求。

主动调谐质量阻尼器对不规则建筑的减震行为研究

研究了不规则建筑主动调谐质量阻尼器(ATMD)减震的行为。基于建立的地震地面运动模型下不规则建筑-ATMD系统的状态空间方程,定义ATMD的最优参数准则为:设置ATMD不规则建筑的最大平动和扭转角位移动力放大系数最小值的最小化。评价ATMD有效性的准则定义为:设置ATMD不规则建筑的最大位移动力放大系数最小值的最小化与未设置ATMD不规则建筑的最大位移动力放大系数之比。使用定义的准则,研究了不规则建筑的标准化偏心系数(NER),扭转对侧向频率比(TTFR)及地震卓越频率(DGF)对ATMD控制不规则建筑位移响应时的最优参数和有效性的影响。

结构杠杆式主动调谐质量阻尼器的新控制策略

基于杠杆式调谐质量阻尼器(LT-TMD)的概念,提出了杠杆式主动调谐质量阻尼器(LT-ATMD)的控制策略.利用导出的LT-ATMD结构系统的动力放大系数解析式,讨论了LT-ATMD的动力特性(包括冲程).数值结果表明,驱动器设置于质量块处LT-ATMD和ATMD具有近似相等的最优阻尼比、调谐频率比、控制效果和冲程.驱动器设置于质量块处LT-ATMD的冲程略大于LT-TMD的冲程,但能明显地提高LT-TMD的控制效果.与ATMD相比,驱动器设置于质量块处LT-ATMD的关键优点是通过移动支撑的位置可以限制弹簧的静力和动力伸长而保持其性能(包括冲程)不变.

结构主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)的控制策略

本文提出了一种新控制策略———主动多重调谐质量阻尼器 (AMTMD)。AMTMD控制系统频率呈线性分布。AMTMD中的MTMD保持相同的刚度和阻尼系数但质量变化。基于TMD的工作原理对AMTMD定义了主动控制力构成即保持相同的位移和速度反馈增益系数但变化加速度反馈增益系数。基于结构的广义振型模型 ,导出了设置AMTMD时结构的动力放大系数 (DMF) ,于是AMTMD的优化准则可定义为结构最大动力放大系数最小值的最小化 (Min Min Max DMF)。通过最优搜寻 ,研究了反映AMTMD有效性和鲁棒性的参数。这些参数包括 :频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、总数、质量比和标准化加速度反馈增益系数。为了比较 ,同时考虑了多重调谐质量阻尼器 (MTMD)和主动调谐质量阻尼器 (ATMD)。

结构最优主动调谐质量阻尼器风致振动控制的研究

基于我国现行的风荷载规范,建立了在风荷载作用下结构-主动调谐质量阻尼器(ATMD)系统的动力方程。定义ATMD最优参数准则为:结构-ATMD系统的位移或加速度响应方差的最小化。ATMD有效性的评价准则为:设置ATMD结构的最小化位移或加速度响应方差与未设置ATMD结构的位移或加速度响应方差之比(分别称为位移和加速度减振系数)。根据上述准则,在频域内数值研究了结构自振频率、标准化加速度反馈增益系数、质量比对ATMD系统的最优参数(包括最优频率比和阻尼比)、有效性和冲程的影响。此外,为了比较的目的,论文同时考虑了结构TMD风致振动控制的情况。

结构主动与被动调谐质量阻尼器的减震性能

使用Kanai Tajimi地震动模型,建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的传递函数。将ATMD最优参数的评价准则定义为:设置ATMD结构均方根位移(解析式)的最小值的最小化。将AT MD有效性的评价准则定义为:设置ATMD结构均方根位移的最小值的最小化与未设置ATMD结构的均方根位移之比。根据选择的评价准则,评价了地震卓越频率系数(EDFR)对ATMD抗震控制性能的影响。同时也评价了EDFR对被动调谐质量阻尼器(PTMD)抗震控制性能的影响。

主动调谐质量阻尼器最优反馈系数的再探究

基于频域内遗传优化和时域分析,对主动调谐质量阻尼器(ATMD)的反馈系数进行了深入研究。通过考察最优化设计ATMD的结构层间位移控制有效性、楼层绝对加速度控制有效性及控制系统冲程和峰值控制力,发现在参数合理和控制力相近情况下,负标准化加速度反馈增益系数(NAFGF)ATMD比正标准化加速度反馈增益系数(NAFGF)ATMD具有更好的控制有效性。

大跨桥梁振动控制的杠杆主动多重调谐质量阻尼器策略

提出了适用于控制大跨桥梁风致振动的杠杆式主动多重调谐质量阻尼器(LT-AMTMD)控制策略。利用建立的LT-AMTMD结构系统的动力放大系数,评价了LT-AMTMD的性能。数值结果表明,驱动器置于质量块处的LT-AMTMD比驱动器置于其它位置的LT-AMTMD更加有效。驱动器置于质量块处的LT-AMTMD可以根据实际需要,通过改变支撑位置来调节弹簧的静伸长,而且保持其性能不变(包括冲程)。数值结果还表明,驱动器置于质量块处的LT-AMTMD可以明显地提高LT-MTMD的性能,而且比单个杠杆式主动调谐质量阻尼器(LT-ATMD)更加有效。

基于刚度-阻尼器主动多重调谐质量阻尼器模型的性能评价

提出了基于刚度 -阻尼器主动多重调谐质量阻尼器 (SD -AMTMD)新模型。利用导出的设置SD -AMTMD结构的传递函数 ,建立了设置SD -AMTMD结构的动力放大系数。于是SD -AMTMD最优参数和有效性的评价准则定义为 :设置SD -AMTMD结构最大动力放大系数中最小值的最小化。SD -AMTMD冲程的评价准则定义为 :SD -AMTMD的最大动力放大系数。基于定义的评价准则 ,研究了刚度比对SD -AMTMD最优参数、有效性和冲程的影响。为比较 ,同时考虑了AMTMD(即零刚度比的SD -AMTMD)的数值结果。

结构主动多重调谐质量阻尼器风致振动控制的最优性能研究

基于我国现行的风荷载规范,建立了在风荷载作用下结构-主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)系统的动力方程。定义AMTMD最优参数准则为:结构-AMTMD系统的位移或加速度响应方差的最小化。AMTMD有效性的评价准则为:设置AMTMD结构的最小化位移或加速度响应方差与未设置AMTMD结构的位移或加速度响应方差之比(分别称为位移和加速度减振系数)。根据上述准则,在频域内数值研究了结构自振频率、标准化加速度反馈增益系数、质量比对AMTMD系统的最优参数(包括最优频率比,阻尼比和频率间隔)、有效性和冲程的影响。为了比较,论文同时也考虑了结构多重调谐质量阻尼器(MTMD)风致振动控制的情况。

地震作用下结构主动调谐质量阻尼器最优控制设计

基于Kanai-Tajimi地震动模型,建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的位移和加速度传递函数.定义ATMD最优参数的评价准则为:设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化.ATMD有效性的评价准则定义为:设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数之比.定义ATMD冲程的评价准则为:ATMD的最大位移动力放大系数.基于选择的评价准则,研究了地震卓越频率(EDF)对ATMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数、有效性和冲程的影响.

新型半主动调谐质量阻尼器减震性能的数值模拟

为了改良被动式调谐质量阻尼器(TMD)对建筑结构的减震效果,本文提出了一种新型的可实时调节频率和电涡流阻尼的半主动调谐质量阻尼器(SATMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别出结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SATMD的质量进行频率的调谐;通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调整磁导间距来调节电涡流阻尼系数。为了验证SATMD对建筑结构的减震效果,以一单自由度结构模型为例进行地震响应模拟,同时采用一经优化设计的被动TMD作为对比,并考虑由于主结构的累积损伤等引起自身频率下降而造成被动TMD的去谐效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及TMD的耗能性能作为评价指标,对比了SATMD在主结构发生损伤前后对被动TMD的改良效果。数值模拟结果表明,在主结构发生损伤前后,SATMD均比经优化设计的被动TMD有更好的减震效果及耗能能力。

半主动调谐质量阻尼器对非线性结构的减震控制

传统调谐质量阻尼器(TMD)具有对频率调谐敏感和对宽频带地震下的消能减震性能不佳等缺陷。强震作用下,建筑结构会进入非线性阶段。为了保护建筑结构在强震下的安全性并提高被动TMD(PTMD)对非线性结构的减震作用,本文研究了一种能够同时变频率变阻尼的半主动TMD(STMD)及复合控制算法。该STMD既可通过基于小波变换(WT)的调频算法实时改变单摆的长度以调节自振频率,又可基于主结构和TMD的振动信号进行阻尼系数的开关调换。对一10层非线性建筑结构进行算例分析,研究了该STMD对结构在地震激励下的弹塑性响应的控制作用,并与一优化的PTMD进行了减震效果对比。数值模拟中,对地震激励进行了幅值的缩小及放大以考察其对STMD减震作用的影响。研究结果表明:STMD对该非线性结构的弹塑性震动响应具有良好的控制效果,能够减小结构的塑性发展及残余位移,并提高PTMD的耗能能力。STMD能够有效地减小结构的顶层位移和层间位移,控制性能优于PTMD。

电梯曳引机主动质量阻尼减震器的开发

1引言 电梯机械装置产生的振动（如曳引机）有时候会向大楼传递，在相邻的住房里产生噪声。如今无机房（MRL）电梯的数量与日俱增，这类电梯的曳引机安装在大楼毗邻住人房间的地方，因此采取适当的防护措施以减少曳引机的振动尤为重要。此外，许多有独立机房的大楼为了节省空间，也会将机房布置在住人房间不远处。这就预示着将来这样的情形会有增无减，必须进一步采取措施减少电梯机械的振动。