結構液壓被動耗能與直驅主動控制系統(tǒng).pdf

1、土木工程結構振動控制的研究與應用經過半個多世紀的發(fā)展已日臻成熟，已有多種振動控制裝置在實際工程中得到應用。結構簡單、性能可靠的新型被動控制裝置，主動質量阻尼器/驅動器控制系統(tǒng)中的新型作動器，結構振動主動控制實現中的時間滯后及其補償方法等問題仍將是當前乃至今后一段時間內土木工程結構振動控制技術領域發(fā)展的熱點研究課題。本文就以上三方面的有關問題展開研究，主要內容如下：
　　1．基于流體力學中流體沿程能量損失方程和局部能量損失方程，分別

2、推導了以牛頓流體、冪律流體和賓漢姆流體為阻尼介質的孔隙式油缸阻尼器的力學模型。根據所建立的相關理論研制開發(fā)了四個系列粘滯流體阻尼器，進行了系統(tǒng)的力學性能試驗，通過數據分析回歸了阻尼力—速度、阻尼力—阻尼介質參數、阻尼力—阻尼孔直徑、阻尼介質—流動指數等阻尼器設計最為重要的關系曲線，為粘滯流體阻尼器的定型化、參數化提供必要的基礎。
　　2．針對傳統(tǒng)液壓驅動AMD(Active Mass Damper/Driver)控制系統(tǒng)裝置復雜、

3、體積大、能源利用效率低等缺點，提出了采用無閥電液伺服作動器（直驅容控電液伺服作動器）驅動的 AMD控制系統(tǒng)的概念。分別建立了無閥電液驅動系統(tǒng)的電機控制、液壓動力機構和液壓執(zhí)行機構等子系統(tǒng)的力學模型，進一步建立無閥電液伺服作動器的數學模型。通過數值仿真，較全面分析了影響系統(tǒng)動態(tài)特性的因素及作用特征，分析了系統(tǒng)各組成部件的動態(tài)特性并提出系統(tǒng)性能改進的措施與策略。
　　3．提出以無閥電液伺服作動器為驅動裝置的主動質量驅動器DAMD(Di

4、rect driving Active Mass Driver)控制系統(tǒng)，給出了以泵的轉速（伺服電機的控制電壓）為輸入量、系統(tǒng)主動控制力為輸出量的系統(tǒng)轉速－驅動力關系模型，建立了受控結構－DAMD控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程，最后以頂層設置DAMD控制系統(tǒng)的結構為研究對象進行地震荷載作用下結構響應控制的數值分析，結果表明DAMD控制系統(tǒng)在一定范圍內可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓驅動AMD控制系統(tǒng)，實現結構振動的主動控制。
　　4．針對DAMD控制系統(tǒng)響

5、應時間稍長的問題，研究了DAMD控制系統(tǒng)應用于土木工程結構振動控制的適用范圍。結合主動控制系統(tǒng)時滯的穩(wěn)定性分析，給出單自由度系統(tǒng)最大允許時滯量（系統(tǒng)第一次出現不穩(wěn)定的時滯量）的解析解，該值用來確定何時應用時滯補償技術，并給出增益與系統(tǒng)最大允許時滯量的關系，給出一種基于變量代換的直接補償方法，理論仿真結果表明了該方法的有效性。
　　5．與傳統(tǒng)的主動控制時滯補償問題研究思路不盡一致，提出利用時滯補償控制策略—主動增加時滯補償方法，給出