基于儲能型多功能作動器的結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)研究.pdf

1、高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動控制系統(tǒng)的可靠性和結(jié)構(gòu)振動能量的回饋利用，是本文研究的出發(fā)點。在地震和強風(fēng)等災(zāi)害條件下電網(wǎng)是非常脆弱的，AMD過分依賴電網(wǎng)對結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)可靠性而言是致命的；同時，TMD只能將結(jié)構(gòu)振動能量以熱能形式耗散，在結(jié)構(gòu)振動能量回饋利用方面亦顯得無能為力。
　　針對上述問題，本文提出一種以新型儲能型多功能作動器構(gòu)建的結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)方案。首先，以電磁阻尼實現(xiàn)的機理為依據(jù)改造傳統(tǒng)AMD作動器，使AMD的機械結(jié)構(gòu)未發(fā)生任何改

2、變的情況下具備TMD控制功能；其次，充分發(fā)揮AMD中電機的發(fā)電功能，使新型作動器具備將振動能量轉(zhuǎn)化為電能的能力。新型儲能型多功能控制系統(tǒng)的基本控制策略包括：
　　1.當(dāng)結(jié)構(gòu)處在長期持續(xù)的風(fēng)致振動時，系統(tǒng)以TMD控制模式使結(jié)構(gòu)振動能量轉(zhuǎn)化為電能，進而以熱能形式耗散或者以電能形式存儲到蓄電池；
　　2.蓄電池充滿電后系統(tǒng)以AMD控制模式進行放電，蓄電池放電的同時能夠“額外”地使結(jié)構(gòu)獲得最好的控制效果，反復(fù)充放電能夠使結(jié)構(gòu)在長時間

3、持續(xù)振動中以最節(jié)能的方式獲得最好的控制效果；
　　3.當(dāng)結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)加強時啟動AMD控制模式，并采用電網(wǎng)為主蓄電池為輔的供電策略，在降低AMD對電網(wǎng)過分依賴的同時，還可以有效轉(zhuǎn)化和利用結(jié)構(gòu)振動能量，結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的可靠性得到提升。
　　電磁阻尼器是新型作動器賴以存在的基礎(chǔ)，在本文的研究中具有重要的地位。在第三章中推導(dǎo)了以無刷直流電動機組成的電磁阻尼器理論公式，分析固定阻尼系數(shù)的電磁阻尼器控制策略，給出阻尼系數(shù)在滿足一定條件下的

4、數(shù)學(xué)表達式，然后通過仿真驗證其正確性。
　　最后，以頂層安裝電磁阻尼TMD的單自由度結(jié)構(gòu)受簡諧力作用的結(jié)構(gòu)無量綱化動力放大系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，并以無阻尼結(jié)構(gòu)在正弦激勵時Den Hartog最優(yōu)準(zhǔn)則研究了電磁阻尼 TMD折算質(zhì)量比在結(jié)構(gòu)有阻尼和無阻尼時對最優(yōu)調(diào)頻比和最優(yōu)阻尼比的影響規(guī)律，最后用數(shù)值模擬方法詳細地分析了電磁阻尼TMD系統(tǒng)參數(shù)的最優(yōu)取值問題，并且把仿真得到的折算質(zhì)量比和調(diào)頻比的最優(yōu)關(guān)系曲線通過擬合變?yōu)楦子诓樵兊谋砀?，從而?/p>