溫度影響下磁流變減振器故障仿人滑模容錯控制.pdf

1、自然或人為因素引起的土木結(jié)構(gòu)劇烈振動，常常會造成人員的重大傷亡以及財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，人們對于大型建筑結(jié)構(gòu)的需求也在快速增長，受到的威脅比以往更為嚴(yán)峻，對結(jié)構(gòu)振動的抑制顯得更為迫切。磁流變減振器具有響應(yīng)時間短、阻尼可調(diào)以及耗能較少等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于土木結(jié)構(gòu)工程的振動控制。近年來，磁流變減振器備受結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域的學(xué)者們關(guān)注。但由于自身或環(huán)境原因，磁流變減振器在工作時會由于一些因素影響，如：磁流變液的顆粒磨損、沉降、溫度

2、以及器件密封受損導(dǎo)致的漏油、線圈破損等使其性能衰減，嚴(yán)重時導(dǎo)致其失效，威脅到人員和設(shè)備的安全。目前，已存在容錯控制方面的文獻(xiàn)，但研究結(jié)構(gòu)振動的容錯控制文獻(xiàn)還很少，且沒有分析減振器性能下降對系統(tǒng)動力學(xué)行為的負(fù)面影響，也沒有考慮實(shí)際磁流變減振器發(fā)生的真實(shí)故障情況，且大都停留在仿真分析階段。因此，針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)振動容錯控制研究的不足，本文以課題組加工制造的磁流變減振器為研究對象，建立了三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障模型。在分析減振器的溫度特性測試結(jié)果的

3、基礎(chǔ)上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響。設(shè)計(jì)了滑模故障觀測器對減振器發(fā)生的故障進(jìn)行估計(jì)并結(jié)合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯控制算法，通過仿真及硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)證實(shí)了提出的控制策略的有效性。本文的工作主要有以下幾個方面：
　　①對設(shè)計(jì)制作的磁流變減振器在MTS上進(jìn)行了不同振幅、不同頻率以及不同電流下的工作特性測試。在此基礎(chǔ)上，基于試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)，建立了雙曲正切模型，對參數(shù)進(jìn)行了辨識

4、，測試了減振器的溫度特性，并分析了減振器不同溫度下的示功及速度特性。
　?、诮⒘撕写帕髯儨p振器的三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型，推導(dǎo)了三層框架結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。定義了減振器發(fā)生故障時的故障因子，并建立了基于磁流變減振器部分故障的三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型。在分析減振器的溫度特性測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響。
　?、坩槍⒌娜龑涌蚣芙Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了仿人智能控制器，仿

5、真分析了在地震激勵下的控制效果。設(shè)計(jì)了滑模故障觀測器對減振器故障進(jìn)行估計(jì)，結(jié)合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯控制算法。此外，針對減振器的阻尼力受溫升影響而衰減的故障情況分別在El Centro激勵波、Taft激勵波和Kobe激勵波下仿真分析了設(shè)計(jì)的仿人滑模容錯控制算法的控制效果。
　　④搭建了dSPACE硬件在環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，開展了被動測試、半主動振動控制測試以及不同頻率正弦波激勵下減振器部分故障的結(jié)構(gòu)振動容錯控制試驗(yàn)，進(jìn)一步