磁流變阻尼器智能減震控制結(jié)構(gòu)的試驗與研究.pdf

1、隨著磁流變液這種智能材料的出現(xiàn)，磁流變阻尼器逐漸成為結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域最具發(fā)展前景的控制裝置之一。由于磁流變阻尼器具有所需外部能源少、控制精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點，使其可廣泛應(yīng)用于土木建筑結(jié)構(gòu)、航空航天、軍工機械、民用家電、汽車等領(lǐng)域的減振（震）控制中。但是由于磁流變阻尼器僅是在最近的十幾年來才發(fā)展起來的一種新型減振（震）裝置，它的制作設(shè)計、性能試驗、力學(xué)特性、控制算法及實際工程應(yīng)用均需進一步完善。
　　 本文結(jié)合國家863高科技計劃

2、項目（項目編號：2009AA03Z106）的研究內(nèi)容，研究磁流變阻尼器的力學(xué)特性，研究磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)合理、快速和準(zhǔn)確的控制算法及制作出適合實際工程應(yīng)用的磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)減震控制器為目的，主要進行了以下幾個方面的研究：
　　 （1）磁流變阻尼器的性能試驗研究?；诩羟虚y式磁流變阻尼器的阻尼力計算模型和磁路歐姆定律設(shè)計制作了用于建筑結(jié)構(gòu)減震的磁流變阻尼器；在控制電流分別為0A、0.6A、1.2A、1.8A和2.4A，以及激勵頻

3、率分別為0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz和1.0Hz，激勵幅值分別為5mm、10mm、20mm和40mm的正弦位移輸入下，對所研制的磁流變阻尼器進行了動力性能試驗；根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制了該阻尼器的力-位移和力-速度滯回曲線；分析研究了磁流變阻尼器阻尼力及耗能性能隨控制電流、激勵頻率和激勵幅值變化的規(guī)律。
　　 （2）磁流變阻尼器數(shù)學(xué)模型的研究。基于流體力學(xué)理論推導(dǎo)出了磁流變阻尼器的阻尼力計算公式，并在不同控制電流、不同激勵幅值和不

4、同激勵頻率下將理論分析結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比分析。
　　 （3）磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)模糊控制算法的研究。磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)需要在振動的極短時間步長內(nèi)確定磁流變阻尼器的控制電流，本文基于模糊邏輯控制技術(shù)提出了磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)的模糊控制算法，研究了模糊控制器輸入變量的選擇，模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)的確定對磁流變阻尼器控制電流的選擇和磁流變阻尼智能控制結(jié)構(gòu)減震效果的影響，還研究了同時對多個磁流變阻尼器的獨立控制。
　　 （4）磁流

5、變阻尼智能結(jié)構(gòu)優(yōu)化控制研究?；谖⒘Ｈ核惴ㄌ岢隽舜帕髯冏枘嶂悄芙Y(jié)構(gòu)的微粒群優(yōu)化控制方法，即采用被控建筑結(jié)構(gòu)的位移和加速度作為減震優(yōu)化目標(biāo)，然后通過微粒群優(yōu)化算法給出磁流變阻尼器各時刻的控制電流。
　　 （5）磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)減震控制器的研究。為了便于磁流變阻尼器的實際應(yīng)用，研究制作了磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)減震控制器，并對該控制器進行了試驗測試。試驗結(jié)果表明：所研制的磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)減震控制器可根據(jù)實時采集的振動加速度信號準(zhǔn)確輸出

6、所需的控制電流。
　　 所取得的創(chuàng)新性體現(xiàn)在：
　　 （1）基于模糊控制技術(shù)提出了磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)的模糊控制算法，給出了不同輸入變量、模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)對減震效果的影響，實現(xiàn)了磁流變阻尼器控制電流準(zhǔn)確而快速的選擇，還實現(xiàn)了同時對多個磁流變阻尼器的獨立控制。
　　 （2）以磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)的位移和加速度共同作為優(yōu)化目標(biāo)，采用微粒群優(yōu)化算法實現(xiàn)了磁流變阻尼智能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化減震控制。
　　 （3）研制了便于實