半主动电流控制阻尼器的调谐减振性能研究

随着建筑高度不断增加,低频振动严重影响其安全运行。被动式阻尼器仅在调谐点处具有良好的减振效果,存在减振带宽较窄的问题,磁性液体为解决这个问题提供了新的途径。以磁性液体为工作液体,提出一种半主动调谐式电流控制阻尼器。首先,建立了阻尼器固有频率的理论模型,表明通过调节电流可改变固有频率。其次,搭建测试平台,进行了不同激励下阻尼器的调谐减振能力测试。结果表明半主动电流控制阻尼器的减振率为22%左右,调谐液体滚球阻尼器的减振率仅为12.3%左右,且调谐液体滚球阻尼器与主结构的频率比>1.11时,减振率将低于10%,半主动电流控制阻尼器则具有良好的鲁棒性,可以有效降低位移响应,弥补了被动式阻尼器减振带宽较窄的不足。

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。

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。

带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统动力学

从理论上分析了带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性,讨论了裂纹对带主动电磁阻尼器的转子系统稳定性及不平衡响应特性的影响。结果表明,带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性比无控制系统的传统裂纹转子系统的特性更为复杂。如果在主动电磁阻尼器控制系统的设计时没有考虑到裂纹的影响,那么在一定的条件下裂纹会导致带主动电磁阻尼器的转子系统失去稳定性。在转子系统中采用对转子振动高效的控制策略可能隐藏了转子系统中存在裂纹的特征,不利于裂纹的诊断。当转子系统的振动被主动电磁阻尼器完全控制时,在带主动电磁阻尼器的转子系统中只能够利用亚临界转速区响应中的2倍和3倍超谐波成份来作为诊断裂纹的指标。

主动调频液柱阻尼器基于遗传算法的LQR控制优化设计

ATLCD由调频液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)发展而来,在TLCD液柱端部连接气压控制箱,通过引入控制气压对结构实施主动控制。采用被动TLCD优化设计方法设计阻尼比及频率比,采用LQR算法确定ATLCD系统的主动控制力,并对LQR算法中权矩阵采用遗传算法进行优化。以一五层钢框架结构为例,顶层装ATLCD用LQR算法进行主动控制,加载El-Centro地震波进行时程响应分析,比较无控结构及被、主动控制结构的时程响应结果表明,采用ATLCD的减振效果明显优于采用被动装置。

弹支局部断裂后主动弹支干摩擦阻尼器对转子的保护

分析了弹支笼条局部断裂后对转子的影响;实验研究了弹支笼条没有裂纹、有裂纹时,升、降速等情况下转子的振动特性,包括有、无主动弹支干摩擦阻尼器控制等.实验发现,主动弹支干摩擦阻尼器能减小由于弹支发生局部断裂而增加的振动;选择P控制方案,主动式弹支干摩擦阻尼器能够在转子弹支局部断裂后,实现应急停机,起到保护转子系统的作用.

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。

主动弹支干摩擦阻尼器控制转子突加不平衡响应的研究

建立了弹支干摩擦阻尼器——转子系统突加不平衡响应的计算模型,理论分析和实验验证了转子系统突加不平衡响应特性。结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效控制转子系统突加不平衡的振动响应;并且,当动、静摩擦片之间压紧力增大时,将随之使振动幅值减小、瞬态过程缩短。实验与理论分析结果吻合较好。

隔震独桩平台地震反应的半主动磁流变阻尼器控制研究

提出了一种具有隔震构造的独桩平台型式 ,并采用半主动磁流变阻尼器对其地震反应进行控制。数值计算结果表明 。

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)。

主动式弹支干摩擦阻尼器控制转子振动的实验

设计了一种主动控制式弹支干摩擦阻尼器.实验研究了该主动控制式弹支干摩擦阻尼器对转子减振的效果.实验发现,通过选择合适的控制方案,主动式弹支干摩擦阻尼器能够对转子振动进行有效控制,减振效果明显.另外,实验表明,主动控制式弹支干摩擦阻尼器结构简单,易于施加控制,功耗小,将是一种很有应用前景的转子主动减振结构.

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。

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。

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。

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。

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。

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.