新型磁流变阻尼器及其在结构振动半主动控制中的应用

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，对磁流变阻尼器的力学模型进行了介绍，并设计了磁流变阻尼器的结构参数；基于现代最优控制理论的半主动控制方法设计了控制器，数值计算结果表明：采用磁流变阻尼器对结构振动进行半主动控制，在输入El-Centro波，Taft波及人工地震波时，可使受控结构的各层位移响应的控制效果超过50％，能够有效地减小结构的地震反应。     

可控阻尼对隔振系统的影响

为了讨论阻尼的隔振效果，将隔振系统的分析模型写成统一的控制方程形式，并运用该控制方程组分析了粘性阻尼和磁流变阻尼（MRD），即：最佳粘性阻尼及可控粘性阻尼对响应的影响；对粘性阻尼器施加开关控制时产生的问题；被动MRD的平均粘性阻尼系数的计算方法；对MRD重置控制时产生的问题。结果表明，可控粘性阻尼器的隔振效果取决于激力类型和隔振系统参数，隔振效果与阻尼器参数优化设计密切相关。     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

环形MR—TMD半主动控制的研究

本文讨论了在TMD质量块上安装磁流变驱动器的一种控制装置,根据一定的半主动控制算法,得出所需的半主动控制力,通过调节磁流变阻尼器的参数来调节MR驱动器的控制力,实现对结构的半主动控制．     

悬臂式调谐质量阻尼器抑制管道振动研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)的结构振动控制机理,将调谐质量阻尼器应用到管道的振动控制中。针对传统弹簧结构无法满足高频振动下调谐质量阻尼器刚度设计要求的问题,设计了一种便于安装的圆形截面悬臂式调谐质量阻尼器,其周向对称布置式结构可以对管道各个方向下的振动进行控制。理论推导并对比了传统悬臂梁和悬臂式TMD固有频率的计算公式,计算得到300Hz对应的悬臂式TMD结构参数,并利用Ansys模态分析对设计参数的准确性进行了验证。最后建立了激振器-TMD高频振动实验台装置,对悬臂式TMD在300Hz左右的减振特性进行了实验,结果表明设计的TMD能够有效抑制300Hz左右的高频振动,且有较宽的减振频带范围。     

邻近振型对调谐质量阻尼器优化参数的影响

调谐质量阻尼器(TMD)被广泛应用于大跨轻柔结构的振动控制,然而在进行TMD减振系统的参数设计时,往往不考虑邻近振型的影响。以主体结构的加速度为控制目标,采用MATLAB编制程序进行参数分析,研究邻近振型对调谐质量阻尼器优化参数的影响,结果表明:当邻近振型与被控振型的频率接近且该临近振型对振动控制部位的振动响应有较大贡献时,忽略临近振型的影响将导致TMD的设计参数出现较大偏差,削弱TMD的控制效果。     

管路减振用磁流变阻尼器设计与性能研究

针对流体动力管路减振降噪需求,提出了一种应用于流体动力管路振动控制的双出杆剪切阀式磁流变阻尼器设计方法.以磁流变阻尼器Bingham模型为基础,将磁流变阻尼器结构设计与磁路设计相结合,推导了阻尼器结构参数的计算公式.采用COMSOL对磁流变阻尼器电磁场进行了仿真,并计算了磁流变阻尼器在不同控制电流下的剪切应力.根据所提出的磁流变阻尼器设计方法及管路振动控制需求,研制了磁流变阻尼器样机,并对样机进行了动态力学性能测试.测试结果表明:磁流变阻尼器性能参数与理论设计要求基本一致,证明了该设计方法的正确性和可行性,并且采用该优化设计方法能够简化磁流变阻尼器设计过程和减小磁流变阻尼器体积.      

桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD

总结了传统调谐质量阻尼器(TMD)在涡激振动控制中的工作性能，提出运用多重调谐质量阻尼器(MTMD)理论进行TMD设计，提高振动控制的鲁棒性；开发了电涡流阻尼器取代传统油阻尼器作为TMD的阻尼发生装置，延长TMD的疲劳寿命.利用遗传算法实现了MTMD的参数优化设计，与TMD的比较表明，MTMD在控制效率和鲁棒性方面具有更优越的综合性能.电涡流TMD在试验和实际工程中的成功应用表明电涡流TMD在桥梁振动控制领域具有广阔的应用前景.     

导管架式海洋平台模型结构磁流变阻尼隔震数值分析

对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台1：10比例模型结构进行数值分析．首先，对模型结构进行了参数影响分析，确定了隔震橡胶垫的基本参数；然后，根据阻尼器性能试验结果，确定了磁流变阻尼器的基本设计参数；最后，采用多种地震作用对模型结构进行了时程分析．结果表明：磁流变阻尼隔震控制方案有效地减少了导管架结构的振动、甲板层的加速度和隔震层的层间变形．为模型结构的试验研究提供了合理的设计参数，并验证了方案的可行性．     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

车辆悬架磁流变阻尼器动态响应及影响因素分析

在驱动器、阻尼器和被控系统等不同层次的动态响应研究范畴,指出了阻尼器动态响应的研究内容及方向;根据车辆悬架磁流变阻尼器的实际运行特点,提出了动态响应的合理描述,并探讨了阻尼器动态响应测试研究的若干重要问题;最后,分析了磁流变阻尼器动态响应的影响因素,为提高磁流变阻尼器动态响应性能指出了研究方向。     

磁流变阻尼结构模糊控制器的设计与分析

对3种采用不同隶属函数和模糊规则的模糊控制器进行了比较分析,即分别比较分析了采用相同模糊规则和不同隶属函数时隶属函数设计对动力反应的影响,及采用相同隶属函数和不同模糊规则时模糊规则设计对动力反应的影响.并对一装有磁流变阻尼器的5层结构分别采用不同模糊控制器进行了实例分析,结果表明:磁流变阻尼器输出大控制力并不能同时有效减小系统的位移和加速度反应,因此在模糊控制器隶属函数和模糊规则的设计中必须权衡系统的位移和加速度反应,以达到最佳减震控制效果.     

多维地震激励下空间结构MR阻尼器半主动控制

基于LQR算法提出了大跨平板网架结构的空间最优控制力的计算方法，并应用磁流变（MR）阻尼器对大跨平板网架结构的多维地震反应进行振动控制．分别采用半主动控制和被动控制策略，数值仿真了一空间网架结构在三维天津波和El-Centro波激励下的受控地震反应，并对各种控制策略的控制效果进行了比较分析．结果表明，应用MR阻尼器能使大跨平板网架结构的地震反应得到有效控制，同一种控制策略对不同地震激励的控制效果不同；采用半主动控制策略时，结构水平位移和加速度幅值的控制效果可达66．4％和47．5％，其均方根值的控制效果可达80．4％和72．9％；采用被动控制策略时，结构水平位移幅值及其均方值的控制效果也可达到23．7％和33．8％．因此所提出的确定空间最优控制力的方法是有效的．     

高层结构半主动预测控制

建立了基于磁流变流体（magnetorheological，MR）阻尼器的半主动多步预测控制系统，该系统根据结构当前的状态能够预测未来多步的响应，并在系统内部对时滞进行自动补偿．结合一高层结构，对设置多个MR阻尼器的半主动多步预测控制系统进行了仿真分析，在系统内部考虑了时滞的影响，与理想无时滞情况的对比分析表明，该方法能够对时滞进行有效补偿，保证控制系统的稳定性，同时具有很好的减震控制效果．     

利用模糊控制器确定磁流变半主动控制结构的参数

为了瞬时而准确地确定磁流变半主动控制结构的控制电流,有效地减小受控结构的动力反应,采用了模糊控制器确定磁流变阻尼器的输入电流.以地震加速度激励和结构位移反应为输入,以控制电流为输出,根据抗震规范和实际经验合理地设计模糊控制器,采用模糊控制器所确定的电流对建筑结构实施半主动控制.通过对一个3层钢筋混凝土结构进行实例分析,并与双态控制结构和未控结构进行对比研究可以得到:在模糊控制中,无论是对于位移反应还是加速度反应都比双态控制好,而且有效地避免了小激励时的动力反应放大问题.     

Semi-active control of a cable-stayed bridge under multiple-support excitations

This paper presents a semi-active strategy for seismic protection of a benchmark cable-stayed bridge with consideration of multiple-support excitations. In this control strategy, Magnetorheological (MR) dampers are proposed as control devices, a LQG-clipped-optimal control algorithm is employed. An active control strategy, shown in previous researches to perform well at controlling the benchmark bridge when uniform earthquake motion was assumed, is also used in this study to control this benchmark bridge with consideration of multiple-support excitations. The performance of active control system is compared to that of the presented semi-active control strategy. Because the MR fluid damper is a controllable energy- dissipation device that cannot add mechanical energy to the structural system, the proposed control strategy is fail-safe in that bounded-input, bounded-output stability of the controlled structure is guaranteed. The numerical results demonstrated that the performance of the presented control design is nearly the same as that of the active control system; and that the MR dampers can effectively be used to control seismically excited cable-stayed bridges with multiple-support excitations.     

邻体结构摩擦阻尼控制体系地震反应分析

对邻体结构摩擦阻尼控制体系的地震反应进行了仿真计算和参数分析。针对摩擦阻尼器提出了理想弹塑性和Bouc-Wen滞回模型2种分析模型,计算结果证明2种模型吻合良好。选取子结构顶层最大位移和加速度以及体系总耗能和阻尼器耗能比为控制效果指标,分别对单自由度和多自由度邻体结构进行仿真计算和摩擦阻尼器参数分析,结果表明,摩擦阻尼器参数取值对结构减震效果影响显著,通过合理设计,摩擦阻尼器能有效控制各子结构的地震反应,取得显著的减震效果。