發(fā)布時間：2023-03-05 13:12

　　在土木工程結(jié)構(gòu)中恰當(dāng)?shù)匕惭b主動質(zhì)量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)能有效抑制外載荷激勵下的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng),減輕結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞與損傷,在保證結(jié)構(gòu)安全性的同時,降低結(jié)構(gòu)建造成本。目前,AMD系統(tǒng)中的作動器主要包括液壓作動器和伺服電機(jī)作動器(需機(jī)械傳力裝置),這兩種作動器均存在一些難以克服的缺點,限制了AMD的廣泛應(yīng)用。受欠驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域中基于旋轉(zhuǎn)激勵的平移振蕩器的啟發(fā),通過將“旋轉(zhuǎn)激勵”的概念引入到結(jié)構(gòu)振動主動控制中來,提出了新型的旋轉(zhuǎn)激勵作動器,基于此,設(shè)計了一種新型的基于旋轉(zhuǎn)激勵作動器的AMD裝置(Active Mass Damper with Rotating Actuator,R-AMD)。不同于傳統(tǒng)直線AMD,R-AMD采用電力傳動系統(tǒng)(旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī))直接驅(qū)動慣性質(zhì)量做旋轉(zhuǎn)運動,能夠克服傳統(tǒng)AMD作動器存在的構(gòu)造復(fù)雜、需機(jī)械傳力部件傳力、響應(yīng)慢、行程受限等問題。為分析R-AMD裝置對結(jié)構(gòu)振動控制的有效性,將單自由度結(jié)構(gòu)作為被控對象,考慮控制-結(jié)構(gòu)的相互作用,建立了R-AMD/單自由度結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并給出了R-AMD裝置兩種不同的控制模式,即旋轉(zhuǎn)控制模...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)工作研究進(jìn)展
        1.2.1 結(jié)構(gòu)振動AMD控制研究進(jìn)展
        1.2.2 結(jié)構(gòu)振動AMD控制應(yīng)用概況
        1.2.3 欠驅(qū)動TORA機(jī)械系統(tǒng)
        1.2.4 76層風(fēng)激振動控制基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
    1.3 學(xué)位論文的主要研究內(nèi)容
2 R-AMD/單自由度結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)建模
    2.1 直線主動質(zhì)量阻尼器
    2.2 基于旋轉(zhuǎn)激勵作動器的主動質(zhì)量阻尼器
    2.3 R-AMD/單自由度結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
    2.4 R-AMD的兩種控制模式
        2.4.1 旋轉(zhuǎn)控制模式
        2.4.2 擺動控制模式
    2.5 R-AMD/單自由度結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)反饋線性化分析
        2.5.1 最大反饋線性化
        2.5.2 極點配置反饋控制
        2.5.3 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        2.5.4 仿真分析
    2.6 本章小結(jié)
3 基于R-AMD的單自由度結(jié)構(gòu)振動非線性控制
    3.1 基于θ-D逼近的非線性最優(yōu)控制
        3.1.1 非線性最優(yōu)控制
        3.1.2 θ-D逼近方法
        3.1.3 微分同胚坐標(biāo)變換
        3.1.4 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        3.1.5 控制輸入求解
    3.2 基于分層滑模算法的非線性魯棒控制
        3.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理
        3.2.2 分層滑模變結(jié)構(gòu)控制器
        3.2.3 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    3.3 實物實驗
        3.3.1 實驗平臺搭建
        3.3.2 參數(shù)辨識
        3.3.3 非線性最優(yōu)控制實驗分析
        3.3.4 非線性魯棒控制實驗分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于R-AMD的多自由度結(jié)構(gòu)振動分散控制
    4.1 非線性關(guān)聯(lián)系統(tǒng)控制問題
        4.1.1 集中控制
        4.1.2 分散控制
    4.2 基于LQR算法的多自由度結(jié)構(gòu)振動集中控制
        4.2.1 問題描述
        4.2.2 集中式R-AMD/多自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)建模
        4.2.3 LQR集中控制器設(shè)計
    4.3 基于滑模變結(jié)構(gòu)算法的多自由度結(jié)構(gòu)振動魯棒分散控制
        4.3.1 問題描述
        4.3.2 分散式R-AMD/多自由度結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)建模
        4.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)魯棒分散控制器設(shè)計
    4.4 基于動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多自由度結(jié)構(gòu)振動自適應(yīng)分散控制
        4.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識
        4.4.2 動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        4.4.3 動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)分散控制器設(shè)計
    4.5 實物實驗
        4.5.1 實驗平臺搭建
        4.5.2 參數(shù)辨識
        4.5.3 自由振動實驗
        4.5.4 正弦激勵實驗
        4.5.5 地震載荷激勵實驗
    4.6 本章小結(jié)
5 基于R-AMD的高層結(jié)構(gòu)雙向風(fēng)激振動控制
    5.1 系統(tǒng)建模與模型降階
        5.1.1 基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型
        5.1.2 R-AMD/76層基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)建模
        5.1.3 模型降階
    5.2 基于解耦滑模算法的R-AMD控制系統(tǒng)設(shè)計
    5.3 仿真實驗
        5.3.1 工況1:X、Y方向同步風(fēng)載荷激勵
        5.3.2 工況2:X、Y方向異步風(fēng)載荷激勵
        5.3.3 與Yang提出的sample AMD比較
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3756256