采用半主动TMD的建筑结构振动控制研究

为了改善在建筑结构中采用调频质量阻尼器（简称TMD）进行抗震时抗震效果不稳定和抑制频带窄等缺点，研究了变阻尼半主动调频质量阻尼器（简称STMD）。为了使阻尼变化容易实现，在设计激励力时采用了阶跃函数方式；同时还考虑到变动阻尼应在一定范围内进行的特点，提出了含约束的结构振动半主动控制方案；在控制策略方面，考虑到地震的随机性，引入了广义预测控制方法。从实例分析可知，采用STMD可以使设计质量、刚度和阻尼值分别下降约30％，90％，90％。计算仿真结果表明，采用STMD的抗震效果比TMD要好得多。     

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。     

航海船舶多维振动半主动控制研究

本文采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对船舶航行中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机实验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现船舶多维减振，且减振效果优于被动控制多维减振。     

烟气脱硫塔风诱导振动的TMD控制研究

针对高塔设备风诱导振动的实际问题,提出采用调谐质量阻尼器（TMD）对其进行被动控制。以某烟气脱硫塔为例,运用数值仿真技术,首先通过模态分析获得结构的自振特性,然后利用谐响应分析研究调谐质量阻尼器控制效果随其参数变化的一般规律,并应用更为精确的时程分析法对减振前后高塔设备的风诱导振动情况进行了对比分析。研究结果表明：质量、频率比及阻尼比对控制效果有重要影响,应对其进行优化。参数优化后,塔顶的最大振幅减小了89．4％,减振效果十分显著。     

磁流变阻尼器控制齿轮箱轴系振动研究

针对齿轮传动的振动噪声问题,搭建齿轮转动轴系实验台,并将一种剪切式磁流变阻尼器引入齿轮平行轴系,研究磁流变阻尼器对齿轮传动轴系振动的控制规律。采用加速度传感器,从齿轮箱体振动的角度研究磁流变阻尼器对齿轮传动轴系振动的影响,发现磁流变阻尼器可以抑制有效箱体振动,且降幅随阻尼器工作电流增加而升高,竖直方向降幅可达30%,水平方向降幅可达40%;通过分析其时、频域波形可以发现,磁流变阻尼器可以降低0~4 000 Hz各频率成分振动,尤其是降低1 000Hz以下振动成分幅值60%左右,降低3 000Hz左右振动成分幅值80%左右。应用磁流变阻尼器可以通过监测齿轮箱体振动情况,适时改变阻尼器电流来适应齿轮箱不同工况,保证箱体及传动轴振动保持在较低水平。     

变阻尼半主动振动控制研究现状

半主动控制系统在国内外得到很多关注,已取得了很大的研究进展。通过对结构振动控制的概述,介绍了变阻尼半主动控制的控制装置和控制算法的研究现状,并指出结构振动半主动控制工程应用所面临的几个主要问题。     

磁流变并联减振系统半主动控制及实验

采用典型三平移并联机构3-PRRP(4r)作为主体机构,选择MR(磁流变)阻尼器替代并联机构的驱动副,建立三平移并联多维减振系统;利用Lagrange方程建立多维减振系统的数学模型,以支路速度、加速度作为反馈信号,对机构动平台进行控制;根据MR阻尼器阻尼力的产生原则,设计了自适应模糊控制器。在此基础上,建立了实验样机及减振测控系统,对系统进行减振控制实验。实验结果表明,该半主动多维减振装置结构简单、可靠性好、所采取的控制算法有效,具有良好的多维减振效果。     

振动半主动控制技术的进展

综述了振动半主动控制技术的新进步,介绍了可控减振环节、控制策略等方面的发展,给出了一些已获得实验支持的结果,并指出了该领域今后值得关注的一些问题。     

结构振动半主动控制系统的时滞补偿研究

时滞导致控制力的不同步实施,不仅降低控制系统的性能,而且会使动力系统不稳定。针对这个实际问题,本文对时滞补偿及时滞对控制系统的影响进行了研究。控制律采用现代最优控制方法设计,采用移项法补偿时间滞后。数值结果表明,所提控制方法能够较好地控制系统的峰值响应,而且能够保证控制系统的稳定性。     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统滑模控制研究

建立了履带车辆1／2车体振动模型,设计了相应的滑移面和滑移模态控制器,得出了履带车辆半主动悬挂系统的实时控制阻尼力,并对路面激励下滑模控制与最优控制的减振效果进行了仿真。     

高耸闪蒸塔调谐质量阻尼减振技术的数值分析

针对高耸闪蒸塔在强风作用下振动响应过大的问题,将调谐质量阻尼器（TMD）减振技术应用到高耸闪蒸塔风振控制中,以保证设备运行安全并延长其使用寿命.通过Matlab数值模拟,研究了TMD安装后闪蒸塔顶端的风振能量减少率以及寻找最优参数.在此基础上,总结了能量减少率等值线图,可以通过协调二者的关系来解决TMD运行空间有限的难题.研究结果表明：TMD可以有效控制高耸闪蒸塔进行风振响应,在最优匹配参数下,TMD能够降低闪蒸塔的顶端振动能量约47.07％,为工程实际应用提供了一定参考.     

钢连桥人致振动及TMD减振效应实测与分析

以某室外大跨轻柔钢结构人行桥为案例,介绍了该结构的设计概况及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)减振设计,分别在结构施工完成后以及TMD装置安装后对其进行了实地动力测试,测得了该结构减振前后的模态特性以及在多种人行荷载工况下的振动响应,采用加速度峰值和均方根值为评价指标,分析了钢连桥人致振动情况及特性。结果表明:一端设计为滑动连接的钢连桥人致振动主要由第1阶竖向振型控制,扭动及水平振动响应相对较小;安装经优化设计的TMD装置后,整体连桥的频率特性没有明显变化,分布式TMD对多种频率激励工况均有良好的调谐减振作用,减振率达到35%~70%;共振激励下测得的原结构阻尼比较小,安装TMD后结构的阻尼比提高4倍,并且呈现出在自由振动衰减的前期较大,随着振动幅度变弱阻尼比降低;测试中发现TMD装置的减振效率对其阻尼比的变化不敏感。     

变质量颗粒阻尼吸振器及其宽频减振性能

为了拓宽传统定参数颗粒阻尼吸振器的有效减振频带,设计了一种变质量颗粒阻尼吸振器。对变质量颗粒阻尼吸振器的动力学特性进行了仿真及实验研究,并利用数据拟合的方法建立了颗粒容器内水量与最佳减振频率的变化关系。研究结果表明：变质量颗粒阻尼吸振器可以通过改变颗粒容器内的液体量调节其最佳减振频率,拓宽了吸振器有效减振频带。     

具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计

为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。     

半主动控制浮筏隔振系统的开关算法与仿真研究

为解决船舶动力系统的隔振等问题,将浮筏隔振技术应用到船舶动力系统的隔振中。针对半主动控制浮筏隔振的三自由度系统,通过研究半主动控制浮筏隔振系统的开关控制算法,给出了两种开关控制算法。在建立了两种半主动开关控制浮筏隔振系统的仿真模型的基础上,实现了半主动控制浮筏隔振系统基础加速度响应的仿真分析。研究了半主动控制浮筏隔振系统在这两种开关控制算法控制下,不同的激振频率对基础加速度的影响。最后,讨论了两种算法对提高浮筏隔振系统隔振效果的有效性。研究结果表明,两种开关控制算法下的半主动控制浮筏隔振系统在不同的激振频率时,基础加速度幅值有一定的衰减。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制与仿真

基于磁流变阻尼器的Bouc-Wen模型,设计了半主动悬架系统的控制器.该控制器由系统控制器和阻尼器控制器组成,系统控制器采用二次型最优控制LQR算法,阻尼器控制器采用基于Signum函数的方法.进行了基于Simulink的仿真分析,通过比较被动控制和主动控制,表明该半主动控制算法具有良好的控制效果.     

双调谐液体柱形阻尼器及其基本动力性能

借鉴被动调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)和调谐液体柱形阻尼器(tuned liquid column damper,简称TLCD)各自的优缺点,结合土木工程结构减震装置的经济性和适用性,提出了一种双调谐液体柱形阻尼器(doubly tuned liquid column damper,简称DTLCD),建立了简谐激励作用下单自由度DTLCD控制体系(DTLCD-SDOF)的运动方程,推导了其动力反应放大系数。提出了针对DTLCD的调优策略及优化评价函数,通过相关算法获得DTLCD-SDOF系统的参数优化程序,并利用该程序得到了DTLCD的最优参数。具体分析了不同参数对DTLCD共振峰值和调频宽度的影响,并对阻尼器阻尼参数或受控结构频率发生变化后DTLCD的鲁棒性进行了评价。对DTLCD,TMD,TLCD及DTMD的有效性和鲁棒性进行了对比分析。理论与数值研究结果表明,DTLCD的控制效果明显优于TMD和TLCD,与DTMD效果相同,并且在主结构频率的摄动方面拥有更佳的鲁棒性。事实证明,DTMD比TMD和TLCD更具工程适用性。     

A computational investigation on the reducing lateral vibration of rotors with rolling-element bearings passing through critical speeds by means of tuning the stiffness of the system supports

Since there are manufacturing and assembling inaccuracies rotors are always slightly imbalanced. Their rapid angular acceleration leads to an increase in the magnitude of the tangential component of the imbalance forces. The slow acceleration enables the development of an almost steady state vibration. In both cases the amplitude of their oscillation is high. The frequency tuning achieved by changing the stiffness of the rotor supports represents one approach to its attenuation. Stiffness decreases shortly before reaching the critical speed, and after crossover, the stiffness increases again. As almost all publications and computer procedures from the field of rotor dynamics deal only with the case when the rotor turns at a constant angular speed, derivation of the equations of motion of the rotor rotating at variable velocities and investigation of the operating conditions and individual parameters of the supports on the vibration of the rotor passing critical speeds represent the fully new contribution of this paper. The critical revolutions are determined from the Campbell diagram. To solve the equations of motion the Newmark method has been proposed and tested.