MR阻尼器半主动控制对拉索减振效果的仿真分析

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索动力计算模型。采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对某大桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标。磁流变阻尼器力学关系选用Spencer现象模型。比较了MR阻尼器半主动控制与被动控制对斜拉索前三阶的减振效果,对MR阻尼器耗能机理和半主动控制算法的实用性进行了探讨。同时考察了系统的共振峰频率漂移及滞回曲线形状,提出了理想的粘性可变阻尼器模型。分析表明:基于位移和速度方向半主动控制的算法简单、易于操作、安全可靠且对长索多阶振动模态亦能取得较好的减振效果,优于被动控制。MR阻尼器的制振效果主要来自耗能,调频作用较小。     

斜拉索MR阻尼器减振自适应控制理论研究

该文提出了基于位移反馈的MR阻尼器对拉索振动的自适应控制算法。采用非线性有限元数值仿真方法分析了在外加简谐激励强迫振动条件下MR阻尼器对拉索自适应半主动控制的效果。将半主动控制效果与MR阻尼器、粘性油阻尼器分别对拉索实施最优被动控制的效果进行了比较。研究结果表明：在相同的外激励条件下,自适应控制算法参数的最终优化值不受...     

斜拉索-磁流变阻尼器系统半主动控制的神经网络法

磁流变阻尼器具有良好的可变阻尼特性，能用于结构的半主动控制。针对斜拉桥拉索-磁流变阻尼器系统，本文提出了利用神经控制器进行半主动控制的神经网络法，该神经控制器根据过去时刻的加速度响应和控制信号预测下一时间步的控制信号，并给出了训练方法及开展了数值仿真研究。仿真结果显示，采用神经网络半主动控制能取得很好的减振效果，证明该方法是可行的。     

MR阻尼器控制算法对斜拉索的减振效果

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,以及基于最优控制力的多种主动控制算法(线性最优控制算法、特征结构配置法、次最优控制法、变结构滑移模态控制法)对杭州湾大桥南航道桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析.以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标,从控制效果和易实施的角度评述了各种半主动控制算法.计算表明半主动控制算法对斜拉索的减振效果可优于最优的被动控制.     

基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法

通过比较线性粘滞阻尼器和摩擦型阻尼器的耗能,发现斜拉索采用摩擦型阻尼器获得的最大附加阻尼高于相应的线性粘滞阻尼器,进而提出了基于可变摩擦阻尼力的斜拉索半主动控制算法。该算法通过控制阻尼器位置处的拉索位移振幅来实时调节阻尼力,使其始终满足拉索-阻尼器系统的最优阻尼力幅值与最优阻尼器位移幅值的对应关系。按摩擦型阻尼器的方式耗能,系统获得的最大附加阻尼总是高于线性粘滞阻尼器的被动最优控制,且与振动频率无关,可以实现斜拉索的变频率多模态振动控制。最后,分别针对斜拉索的自由振动和简谐强迫振动进行了半主动控制算法的数值模拟,验证了其减振效果。     

半主动控制拉索的稳定性分析

研究拉索在支座运动激励下参激振动不稳定性的半主动最优控制问题。建立斜拉索的多自由度参激振动方程，根据动态规划原理确定最优控制律，再按照MR阻尼器的Bingham模型得到半主动最优控制力及其相应的实施条件，分析控制力有界性、控制时滞、系统观测误差等主要因素对于索参激不稳定性控制的影响。数值结果表明，半主动最优控制可较大程度地提高索参激稳定性，控制时滞超过一定阀值将导致索完全不稳定。     

自供电MR阻尼器对斜拉索减振的试验研究

为简化磁流变(MR)阻尼器斜拉索减振系统,同时提高可靠性,基于电磁式振动能量回收技术构建了具有自供电特性的MR阻尼器斜拉索减振系统。其主要由分别安装在拉索较低、较高位置的电流调节式MR阻尼器、旋转式永磁发电机构成,采用链条-链轮机构进行斜拉索面内往复直线运动与电机转子旋转运动的转化,将电机回收的振动能量直接作为MR阻尼器的电源。模型斜拉索减振试验结果表明:相对外供电MR阻尼器最优被动控制,自供电MR阻尼器除斜拉索第1阶模态减振效果基本相当外,自供电MR阻尼器对斜拉索第2~4阶模态减振效果突出,相应的模态阻尼比分别提高了31.8%、37.4%与43.0%;随着斜拉索模态阶次的逐渐增大,自供电MR阻尼器的负刚度控制特性越加凸显,从而显著提高了自供电MR阻尼器对斜拉索高阶模态的减振效果。     

基于信赖域方法的MR阻尼器瞬时最优半主动控制实验研究

通过对一个悬臂梁的磁流变(MR)阻尼器控制试验研究了一种基于信赖域方法的MR阻尼器瞬时最优半主动控制算法.该控制算法不以主动最优控制力为目标出力,而是从MR阻尼器的性能出发,提出了MR阻尼器瞬时最优半主动控制的指标函数;同时将下一时刻阻尼器的可能出力范围作为半主动控制问题的限界约束条件,应用精细积分法将MR阻尼器半主动控制问题转化为一组带有限界约束的最小值优化问题;最后采用信赖域方法在限界约束内求解得到半主动最优控制力.悬臂梁控制试验通过dSPACE控制平台实现,试验中采用NARX神经网络建立了MR阻尼器模型并在每个时间步长对阻尼器的出力范围进行预测.在不同强度的随机激励下对所提出的控制算法的控制效果进行了验证,并与不同控制算法的控制效果进行了比较.试验结果表明,时间步长的选择对基于信赖域方法的瞬时最优半主动控制算法的控制效果有很大的影响.通过与Passive-off,Passive-on被动控制及Clipped-optimal控制算法的比较,也证明了所提出的控制算法的控制效果,特别在对结构反应均方值的控制效果上的优越性.     

洞庭湖大桥斜拉索减振试验研究

采用磁流变（MR）阻尼器对我国第一座三塔斜拉桥－湖南岳阳洞庭湖大桥斜拉索的减振问题进行了试验研究。内容包括：（1）设计试验装置；（2）不装阻尼器的斜拉自由振动试验；（3）装有MR阻尼器的斜拉自由振动试验。试验结构表明，安装MR阻尼器可显著提高斜拉索的模态阻尼比。通过模态阻尼比随MR阻尼器外加电压变化的关系，可得出拉索等效模态阻尼比的优化值，为实现拉索的有效减振提供了科学依据。     

斜拉索基于MR阻尼器的神经网络半主动控制

该文利用神经网络强大的学习和非线性拟合能力模拟了MR阻尼器的逆动力性能。为了提高神经网络的计算性及泛化性,采用了Levenberg-Marquardt算法与贝叶斯正规化法相结合的方法。与此同时,利用MR阻尼器的神经网络逆模型,提出了一种新的斜拉索神经网络半主动控制策略。为验证所提控制方法的有效性,针对典型算例进行了数值分析,并将其与LQR主动控制方法进行了比较。得出结论:所提神经网络半主动控制方法是有效的,与LQR主动控制效果相比,效果略差,但相差不大。     

MR阻尼器的性能测试与逆模式神经网络智能控制方法的研究

自制了内置弹簧蓄能器的新型MR阻尼器,将自制的MR阻尼器在武汉理工大学测试中心完成了性能测试.研究了在不同电流输入下阻尼力-位移、阻尼力-速度之间的关系,提出了MR阻尼器的修正的Bingham力学模型.在此基础上,采用逆模式神经网络来模拟阻尼器的逆向模型,与其它主动控制算法形成了MR阻尼器的智能控制方法.通过对一栋三层剪切型结构进行仿真计算,我们知道通过逆模式神经网络可以得到连续的控制电流,实现阻尼力的连续可调,控制效果将优于半主动控制效果.     

MR阻尼器在风雨激振的斜拉索中的减振应用

在考虑拉索垂度等条件下建立了拉索的风雨激振空间力学模型。在假设水线简谐运动,其频率和拉索一阶频率相等的条件下,得到了拉索在不加阻尼器的情况下距顶端1/2处和3/4处的面内、面外位移响应以及它们的幅频曲线,从而得出拉索主要是以单模态振动,且面内振动是安全的主要威胁。选用一对MR阻尼器对斜拉索进行减振,研究了模态阻尼比和阻尼器安装位置以及电压的关系,得到了拉索振动平稳后的位移响应。结果表明模态阻尼比存在最优电压值,而当阻尼器安装位置较高时,具有较好的减振效果。     

阻尼器对拉索风雨激振的控制效果研究

斜拉桥拉索风雨激振的机理目前还没有定论,人们采取了许多控制风雨激振的措施,在拉索端部安装阻尼器就是最常用的方式之一。在作者建立的三维连续拉索风雨激振理论模型的基础上,建立了阻尼器控制三维连续拉索风雨激振的新理论模型。首先研究了有限差分法中处理阻尼器产生的狄拉克函数的近似方法;然后进行了两端不在同一水平的带阻尼器拉索的自由振动分析;最后,采用准运动水线模型和运动水线模型,研究了阻尼器对拉索风雨激振的控制效果,详细分析了阻尼器空间位置、拉索垂度等对阻尼器控制效果的影响。     

基于RDRNN的变阻尼半主动结构控制振动试验研究

在一个1：4的五层模型刚架结构上进行了变阻尼半主动结构控制的振动台试验,应用多输入多输出分支动态递归神经网络模型RDRNN建立了神经网络控制器,利用已有的试验数据对神经网络控制器进行训练,然后应用该神经网络控制器对结构进行变阻尼半主动结构振动控制,输入了几种不同的地震波,对比分析了该神经网络控制器的控制效果。振动参试验结果表明,应用神经网络控制器对结构进行变阻尼半主动结构控制,可以达到较好的控制效果,所需控制信息较少,并且对不同的地震激励有较强的荷载适应性。     

斜拉桥拉索风雨振控制的智能阻尼技术

洞庭湖大桥自建成通车以来已发生多次严重风雨振，必须采取有效的振动控制措施。本文应用磁流变阻尼器对该桥风雨振控制进行了仿真和现场试验研究，得到了拉索－阻尼器系统模态阻尼比随阻尼器输入电压的变化关系，显示磁流变阻尼器能提供足够的可变阻尼对拉索进行智能控制，在实际风雨振时的现场观测结果显示磁流变阻尼器对风雨振具有很好的减振效果，实测的加速度响应表明安装阻尼器拉索的加速度响应仅为未加阻尼器拉索的1／20－30。洞庭湖大桥已计划全桥安装磁流变阻尼器，它将是世界上首座应用该阻尼器进行风雨振阻尼控制的桥梁。     

电流变阻尼器的设计及模型参数识别

因为电/磁流变阻尼器能够将主动控制和被动设备的优点有效结合起来,所以使用这种阻尼器的结构振动半主动控制方法在近年来吸引了更多人的目光.本文描述了关于电流变阻尼器的设计和动态特性试验.已建立的电流变阻尼器的动力特性将在不同的电场强度和变化的位移幅度下进行测试.通过一系列激振频率下的周期振动测试,我们可以得到在不同位移和速度下恢复力的滞回曲线,建立hysteretic biviscous模型.通过把根据试验得到的滞回曲线和使用hysteretic biviscous模型预测得到的滞回曲线进行比较可知,这种模型可以十分准确地获得阻尼器的非线性的阻尼特性.