单摆式TMD简介及其减振性能分析

调谐质量阻尼器(简称TMD)是最早的一种结构振动控制装置,对于控制结构的风振反应具有非常明显的效果。文章主要介绍其中的一种TMD装置-单摆式TMD,并尝试将单摆式TMD应用于风力发电塔。利用单摆式TMD的减振消能作用,减小风力发电塔因风力作用产生的振动,从而减小振动引起的发电机故障和风力发电塔损坏。

自适应单摆式TMD及其减振效果的数值模拟

当单摆式调谐质量阻尼器（PTMD）的频率调谐至与结构的自振频率一致时，PTMD有良好的减振效果。由于结构的设计频率与实际频率之间的偏差和结构在使用过程中发生的损伤累积等，结构的自振频率可能会偏离PTMD的控制频率，降低PTMD的减振效果。为了改善传统PTMD对频率调谐敏感的缺陷，提出的自适应单摆式TMD基于PTMD频率仅与摆长有关的特点，利用短时傅里叶变换和环境激励法识别出结构的自振频率，然后自发地启动步进电机改变摆长，以调节PTMD频率与结构频率相同。介绍了一种自适应单摆式TMD的模型装置，并用数值模拟对比了其在各种激励作用下的结构响应。结果表明，自适应单摆式TMD对结构的频率识别精度高，能够提高结构的等效阻尼比，降低结构的加速度响应。自适应单摆式TMD能够提高PTMD的减振效果，提高结构的安全性和耐久性，延长结构的使用寿命，且构造简单、需电量小，具有较好的工程应用前景。

改进的自调频单摆式TMD的减振性能研究

提出一种改进的自调频单摆式TMD系统,该系统由伺服控制系统、摆绳和质量块组成,其中伺服控制系统由加速度传感器、单片机电路板和步进电机组成.摆绳悬吊在步进电机上,在特定的外界激励作用下,单片机电路板自发地启动步进电机有规律地改变摆绳的长度以调节其频率至控制结构频率附近.建立单自由度体系在PTMD控制下的动力学方程,模拟其频率的调节过程及在脉冲激励、不同频率的正弦激励和白噪声激励作用下的结构响应.通过对比单自由度门式框架在启动和不启动变频率调节两种情况下的自由振动,验证了改进的自调频单摆式TMD对原PTMD的改进效果.模拟和试验结果表明：改进的自调频单摆式TMD在PTMD频率偏离结构自振频率时能自发地调节其频率至控制结构频率附近,降低结构加速度响应峰值,提高结构阻尼比.