結(jié)構(gòu)液壓被動(dòng)耗能與直驅(qū)主動(dòng)控制系統(tǒng).pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究與應(yīng)用經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展已日臻成熟，已有多種振動(dòng)控制裝置在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠的新型被動(dòng)控制裝置，主動(dòng)質(zhì)量阻尼器/驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)中的新型作動(dòng)器，結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)中的時(shí)間滯后及其補(bǔ)償方法等問(wèn)題仍將是當(dāng)前乃至今后一段時(shí)間內(nèi)土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)研究課題。本文就以上三方面的有關(guān)問(wèn)題展開(kāi)研究，主要內(nèi)容如下：
　　1．基于流體力學(xué)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(dǎo)了以牛頓流體、冪律流體和賓漢姆流體為阻尼介質(zhì)的孔隙式油缸阻尼器的力學(xué)模型。根據(jù)所建立的相關(guān)理論研制開(kāi)發(fā)了四個(gè)系列粘滯流體阻尼器，進(jìn)行了系統(tǒng)的力學(xué)性能試驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析回歸了阻尼力—速度、阻尼力—阻尼介質(zhì)參數(shù)、阻尼力—阻尼孔直徑、阻尼介質(zhì)—流動(dòng)指數(shù)等阻尼器設(shè)計(jì)最為重要的關(guān)系曲線，為粘滯流體阻尼器的定型化、參數(shù)化提供必要的基礎(chǔ)。
　　2．針對(duì)傳統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)AMD(Active Mass Damper/Driver)控制系統(tǒng)裝置復(fù)雜、

3、體積大、能源利用效率低等缺點(diǎn)，提出了采用無(wú)閥電液伺服作動(dòng)器（直驅(qū)容控電液伺服作動(dòng)器）驅(qū)動(dòng)的 AMD控制系統(tǒng)的概念。分別建立了無(wú)閥電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)控制、液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)等子系統(tǒng)的力學(xué)模型，進(jìn)一步建立無(wú)閥電液伺服作動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)值仿真，較全面分析了影響系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)態(tài)特性并提出系統(tǒng)性能改進(jìn)的措施與策略。
　　3．提出以無(wú)閥電液伺服作動(dòng)器為驅(qū)動(dòng)裝置的主動(dòng)質(zhì)量驅(qū)動(dòng)器DAMD(Di

4、rect driving Active Mass Driver)控制系統(tǒng)，給出了以泵的轉(zhuǎn)速（伺服電機(jī)的控制電壓）為輸入量、系統(tǒng)主動(dòng)控制力為輸出量的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速－驅(qū)動(dòng)力關(guān)系模型，建立了受控結(jié)構(gòu)－DAMD控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程，最后以頂層設(shè)置DAMD控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象進(jìn)行地震荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制的數(shù)值分析，結(jié)果表明DAMD控制系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)AMD控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)控制。
　　4．針對(duì)DAMD控制系統(tǒng)響

5、應(yīng)時(shí)間稍長(zhǎng)的問(wèn)題，研究了DAMD控制系統(tǒng)應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的適用范圍。結(jié)合主動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)滯的穩(wěn)定性分析，給出單自由度系統(tǒng)最大允許時(shí)滯量（系統(tǒng)第一次出現(xiàn)不穩(wěn)定的時(shí)滯量）的解析解，該值用來(lái)確定何時(shí)應(yīng)用時(shí)滯補(bǔ)償技術(shù)，并給出增益與系統(tǒng)最大允許時(shí)滯量的關(guān)系，給出一種基于變量代換的直接補(bǔ)償方法，理論仿真結(jié)果表明了該方法的有效性。
　　5．與傳統(tǒng)的主動(dòng)控制時(shí)滯補(bǔ)償問(wèn)題研究思路不盡一致，提出利用時(shí)滯補(bǔ)償控制策略—主動(dòng)增加時(shí)滯補(bǔ)償方法，給出