结构振动AMD控制系统主动控制力特征指标与分析

首先提出了定量化研究结构振动的主动质量驱动AMD(Active Mass Driver)控制系统主动控制力方向等特征的一系列指标,包括表征主动控制力与质量块相对运动速度和相对运动位移等的方向关系、主动控制力与AMD子系统惯性力峰值和均方值的比例关系等指标。其次以一个单自由度结构受AMD系统控制为分析对象,设计三组代表性工况进行数值分析,采用经典线性二次型最优LQR(Linear Quadratic Regulator)控制算法,研究了AMD系统主动控制力特征指标、结构振动控制效果与控制算法参数和系统输入荷载等的相互关系,系统地分析和总结了AMD系统主动控制力特性及其控制效果影响因素。最后基于定量和定性分析结果,得出不能采用半主动变阻尼控制装置取代AMD系统中的作动器来实现主动控制的结论。     

主动隔振系统中控制力对结构参数的影响

用有效导纳来描述作动器的控制力，建立FBRE系统主动隔振模型，采用子结构导纳综合法，推导FBRE主动隔振模型振动传递的功率流目标函数。在PID等多种控制策略下，分别探讨了控制力对结构参数的影响，对恰当选择反馈增益参数有指导意义。     

H∞控制在AMD Benchmark结构主动控制中的应用研究

针对AMD(activemassdamper)Benchmark问题,将H∞控制理论引入到结构控制领域,提出了切实可行的主动控制方法。详细阐述了H∞控制权函数的选取方法,并采用DGKF法设计了输出反馈控制器,通过平衡截断法对控制器进行降阶得到四阶控制器。通过数值仿真,验证H∞控制器的有效性和鲁棒性。     

AMD结构的H∞优化控制设计

西方在ＡＭＤ结构主动控制系统中应用Ｈ∞优化控制理论，使闭环庆结构第一自振频率附近范围达到优化控制，因而优于ＬＱＧ控制方法。     

H∞控制在AMD Benchmark结构主动控制中的应用研究

针对AMD(active mass damper) Benchmark问题,将H∞控制理论引入到结构控制领域,提出了切实可行的主动控制方法.详细阐述了H∞控制权函数的选取方法,并采用DGKF法设计了输出反馈控制器,通过平衡截断法对控制器进行降阶得到四阶控制器.通过数值仿真,验证H∞控制器的有效性和鲁棒性.     

高耸结构风振的主动控制研究

对采用张力索进行高耸结构风振控制的方法作了研究。首先，建立了由受控结构，张力索和液压伺服机组成的控制系统的数学模型；进而设计了控制器，比较了力型，力＋力矩型及力矩型三种张力索的实现形式和不同的控制作用下受控结构的振动水平及所需的控制力的大小；指出对于复杂结构，控制作用位置对张力索实现形式的选择及控制实现的难易程度有很大影响；‘讨论了随机风载的模拟；最后就某高耸复杂结构地进行了仿真研究。     

隔震桥梁地震反应的最优主动控制力特性研究

采用经典二次型LQR主动控制算法,研究隔震桥梁支座处主动控制装置的控制力特性.研究表明:主动控制力主要表现为阻尼力;当采用适当的状态反馈控制向量及控制权矩阵时,主动控制力与支座的速度基本接近线性关系.在此基础上,提出了基于主动控制算法的隔震桥梁最优被动粘滞阻尼器设计方法.被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数既可以由LQR的控制增益直接得到,也可以通过线性拟合在实际地震波作用下的主动控制力与速度的关系曲线得到,且二者的结果极为接近.进一步的仿真分析结果表明,优化的被动粘滞阻尼器完全可以达到主动控制的减震效果.     

结构振动的直驱式AMD控制系统建模及数值分析

针对传统伺服阀控液压作动主动质量驱动控制系统(Active Mass Driver,AMD)存在的能源效率低等问题提出基于无阀作动器的直驱式DAMD(Direct driving Active Mass Driver)控制系统.首先分析了直驱式容积控制作动器的组成和控制原理及其用于AMD控制系统的策略;其次基于电机学、流体动力学原理推导建立了DAMD控制系统的转速一驱动力关系模型,给出了以泵的转速(伺服电机的驱动电压)为输入量、系统主动控制力为输出量的系统转速一力关系模型,建立了受控结构-DAMD控制系统的状态方程.最后以顶部设置DAMD控制系统的两层剪切型框架结构为例,进行地震荷载输入下DAMD主动控制的数值分析,计算结果表明直驱式容积控制作动器能够满足各种结构地震响应主动控制典型工况的出力需求,能够有效地减轻结构的反应,在一定范围内可以代替传统的AMD控制系统,实现结构振动的主动控制.     

结构振动控制系统最优控制力及控制作用最优分布的一般算法

基于随机最优控制的分离原理,在独立的模态空间中,得出了结构振动控制系统最优控制力、控制作用最优分布、结构振动控制系统受控响应、结构振动控制系统控制溢出等问题的一般算法,阐明了这些问题对应用研究及工程实践的理论意义。     

权函数矩阵取值对结构主动抗震控制参数的影响研究

本文对状态权函数和控制权函数的不同取值对主动控制系统中被控结构的动力响应和控制器的控制力输出的影响进行了谇，并通过一个实桥主抗震控制的计算与对其进行了分析研究。     

模块式主动隔振单元结构动力特性研究

 提出一种主动振动控制平台的模块式设计概念,采用有限元建模方法对自行设计的模块式隔振单元台体进行结构动力学方程建模,并利用动力学方程对该隔振单元进行简单开环主动振动控制的模拟,得出适当调整主动元件作动器的输出力可以有效控制隔振平台两个自由度方向振动的结论.通过对隔振单元振幅放大因子的研究,发现在隔振单元工作频带范围内没有出现其固有振动,因而对于大部分低于其固有频率的振动将采取主、被动隔振技术来完成.综合上述隔振单元动力特性的进一步分析,可知所建动力学模型能够较好地描述隔振单元的动力特性．     

结构模型与控制器降阶的主动控制试验研究

土木工程结构模型的自由度数目较大，从而导致主动控制和半主动控制实施过程中时滞效应十分突出，本文采用均衡截断技术研究了结构和控制器降阶的两种方法。第一种方法是首先采用均衡实现技术得到内部均衡系统，再根据Hankel矩阵奇异值的大小对结构模型进行降阶．对降阶的结构系统设计低阶的线性二次调节（LQ）和H∞控制器；第二种方法是对原结构模型设计LQ和H∞控制器，再采用均衡实现技术对控制器进行降阶，得到低阶控制器模型。通过大量的仿真和地震模拟振动台试验，研究了所建立方法的可行性和有效性。     

AMD控制结构地震反应的试验研究

采用二次型调节器（ＬＱ）和Ｈ∞两种算法设计了主动质量控制器（ＡＭＤ）的控制策略，并利用该控制策略对ＡＭＤ控制结构地震反应进行了试验研究，试验中分别对模型输入了不同频谱成分的地震波。通过试验，研究了ＡＭＤ控制高层建筑地震反应的可行性，并比较了两种控制策略控制结构地震反应的特点。     

结构振动的离散变结构控制方法

采用离散系统建模技术和变结构控制系统设计的离散趋近律方法,对地震作用下建筑的振动控制问题进行了研究,给出了系统切换函数的确定方法,推导了系统控制律的表示式,算例分析结果表明,该控制方法能有效地减小结构的地震响应,对于结构抗震控制易于接受的特定采样时间间隔,控制效果优于相应基于连续时间系统的变结构控制方法。     

MR智能阻尼器对空间网壳结构的风振抑制分析

磁流变液（MR）智能阻尼器是一种新型智能材料减振装置,可用于空间网壳结构的风振抑制。以适当方式和空间网壳结构结合即形成智能材料杆件空间网壳结构。建立了智能材料杆件有限元模型,研究了磁流变阻尼器布置方式和控制策略对空间网壳结构抗风减振的影响。将MR阻尼器设置于网壳结构径向肋杆处优于设在结构环向杆件处。不同控制策略导致不同的风振控制效果。Passive—off控制策略的风振抑制效果较差;Passive-on策略对控制结构的位移响应效果较好,而对控制结构的速度响应和加速度响应效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移响应、速度响应和加谏序响府均掂瑚相．针对不同风荷载作用,采用相同阻尼器布置方案和控制策略,结构风振控制效果大致相同。     

海洋平台结构振动的AMD主动控制试验研究

结合我国渤海JZ20—2MUQ平台的实际背景，设计制作了导管架式海洋平台结构1：10比例模型。利用传递函数法进行了平台结构模型的系统识别，并与有限元模型进行了比较。采用主动质量驱动控制系统(AMD)，利用容易实现的平台结构加速度输出反馈，设计并实现了平台结构的LQG控制算法。采用自行设计制作的AMD控制系统，进行了平台结构模型振动控制的地震模拟振动台试验，证实了AMD控制系统对平台结构良好的振动控制效果。本文的研究和结果为新建和现役平台结构的AMD振动控制应用奠定了基础。     

Benchmark模型结构两阶段损伤诊断试验分析

提出了一种基于结构振动特性的两阶段损伤诊断方法,以国际结构控制协会与美国土木工程学会(IASC-ASCE)提出的健康监测Benchmark模型结构为例,对其在力锤脉冲激励和环境激励下的试验数据进行分析,对不同的损伤模式进行了损伤定位和损伤程度的估计。结果表明,在模型误差、测量噪声、质量与刚度分布不确定性等因素的影响下,该两阶段损伤诊断方法能够取得令人满意的损伤识别结果。     

结构振动主动控制理论及实验研究

本文以薄板结构为模型．运用模态分析方法推导并分析讨论了结构振动主动控制的基本原理和原则，在此基础上，采用自适应滤波技术实现了振动主动控制系统，在对一炬形薄板的振动主动控制实验中取得了良好效果。     

磁流变阻尼器在结构振动控制中的应用

磁流变阻尼器是一种比较理想的半主动控制装置。综述磁流变阻尼器在建筑工程、桥梁工程、机械工程、船舶与海洋工程以及航空工程等领域的结构振动控制中的应用概况。