基于磁流变阻尼器的层间隔震结构半主动控制研究

提出了一种层间隔震结构的半主动控制模型,建立了其振动控制方程,采用磁流变阻尼器作为控制器来施加控制力,通过编制计算机程序进行仿真分析。研究表明,对层间隔震结构进行半主动控制是有效的,结构的隔震层相对位移和顶层位移反应大大降低,进行半主动控制可以达到与主动控制相接近的控制效果;隔震层阻尼、隔震度和隔震层位置对层间隔震结构的控制有明显影响。     

基于瞬时最优算法的磁流变阻尼隔震结构半主动控制

采用瞬时最优控制算法,对附加了磁流变阻尼器的多自由度隔震结构进行了半主动控制的数值模拟。首先,将被动隔震装置——叠层钢板橡胶垫与磁流变阻尼器相结合,形成磁流变智能隔震系统。其次,根据瞬时最优控制算法的基本原理,针对磁流变阻尼器的特点,建立与之相适应的半主动控制算法。最后,以六层隔震结构为例,进行数值分析。比较了被动与半主动控制的结构反应,并得到较好的控制效果。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振反应的半主动控制

本文探讨了磁流变阻尼器在高层建筑风振控制中的应用,在经典线性最优控制理论的基础上,根据磁流变阻尼器的特点,提出了一种新型的半主动控制策略,应有该方法对一40层的钢结构的风振反应进行了计算机模拟,结果表明,采用磁流变阻尼器对高层建筑进行半主动控制的能够有效减小结构的风振反应。     

基于H∞理论的磁流变阻尼器半主动容错控制

建筑结构的半主动控制系统中的传感器,在强震作用下可能因出现故障而影响控制效果。以磁流变阻尼器为例,研究半主动容错控制系统的设计方法。首先,研究了基于状态观测器的半主动H∞控制器设计方法,并将之应用到建筑结构采用磁流变阻尼器的减振控制中;运用改进Bouc-Wen模型,计算磁流变阻尼器的阻尼力,通过求解一个代数Riccati方程和一个状态观测方程,得出了基于状态观测器的H∞主动控制律;再对其采用Clipped-optimal方法实施半主动控制策略。然后,针对传感器故障,利用观测器组的输出残差对故障进行在线诊断,并通过几个观测器状态值的比较得到故障的大小,并据此对传感器的测量值进行修正,从而消除故障对闭环系统的影响,最终实现半主动H∞容错控制。仿真结果表明,该方法具有很好的容错控制效果。     

应用MBC策略的MRD 隔震结构半主动控制

磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)与隔震垫组成的半主动隔震系统能有效地改善被动隔震系统的性能,消除隔震层因过大变形产生的不利影响。基于市场机制的控制(Market-Based Control,MBC)策略是一种利用自由经济市场来模拟控制系统,用销售商和消费者来代替能量源系统和受控系统,并应用市场中商品的供需规律来完成系统控制能量的分配,实现对受控系统有效控制的策略。本文将MBC策略应用于此种半主动隔震系统,提出了相应的控制策略,实现对MRD电压的实时有效控制。算例分析表明,采用此策略能充分利用MRD的变阻尼特性,使结构振动控制效果显著。     

磁流变阻尼器的半主动控制及实时混合模拟试验研究

磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。     

飞机航电设备的半主动磁流变控制

本文提出一种新的航电设备减振控制策略,采用半主动磁流变阻尼器与小阻尼柔性橡胶支座来取代目前采用高阻尼刚性橡胶支座的方法,以降低对航电设备的耐振要求,增强飞机飞行的安全性.本文建立了航电设备减振控制的两自由度刚体平-扭耦联模型,荷载激励考虑了基底平动与转动加速度.磁流变阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,主控制器为H2/LQG控制器,并采用一种加速度反馈的控制策略.针对目前的被动控制方案,本文研究了支座阻尼对减振控制效果的影响.为了得到最优的半主动控制效果,本文对控制器的权矩阵进行了参数优化分析.文中针对一系列工况详细比较了本文所提出的半主动控制策略与目前被动控制策略的减振控制效果.仿真分析结果表明,磁流变阻尼器可以非常有效地减小航电设备的动力反应,新的减振控制策略远优于现有的被动控制方案.     

带智能磁流变阻尼器的层间隔震混合控制研究

为了进一步提高层间隔震体系的整体抗震性能,提出在层间隔震体系中附设MR智能磁流变阻尼器控制装置,构成新型的混合层间隔震控制体系。通过对某实际工程算例的非线性仿真分析,系统地研究了这种新型混合智能层间隔震控制体系的有效性,并与传统被动层间隔震减震效果进行了对比。     

高架桥地震反应半主动控制分析

本文探讨了高架桥结构地震反应LQR(Linear Quadratic Regulator)半主动控制算法以及考虑刚度退化的桥墩非线性计算模型,并利用Matlab语言编制的程序对其进行了数值仿真计算。结果表明,将隔震技术与利用MR阻尼器的半主动控制技术相结合,能够有效地减小高架桥的地震反应;MR阻尼器的设置位置以及结构的参数对控制效果有较大影响。考虑桥墩非线性影响将能得到更为接近实际的计算结果。     

磁流变调谐液柱阻尼器半主动地震反应控制研究

结构的半主动控制装置是国际上研究的一个热点.磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是一种新型的减振驱动器.文中提出了抑制结构水平振动的MR-TLCD模型,建立了MR-TLCD与结构相互作用的运动方程.在经典线性最优控制(COC)和瞬时最优控制(IOC)算法的基础上,研究了Clipped-optimal半主动控制策略的减振效果,并与被动控制的减振效果进行了对比.结果表明:磁流变式调谐液柱阻尼器的半主动控制能够有效地减小结构的地震反应,且优于被动控制.     

地震作用下公路桥梁碰撞的半主动控制研究

针对地震作用下公路桥梁的碰撞问题,采用接触单元法模拟桥梁之间的碰撞作用,并在此基础上研究了采用磁流变阻尼器的公路桥梁碰撞的半主动控制方法。通过对某公路桥梁的数值模拟发现,地震作用下桥梁之间的相互碰撞,将大幅增加桥梁的绝对加速度响应。采用磁流变阻尼器的半主动控制系统能够较好地降低结构的地震响应和消除地震作用下的碰撞。     

基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析

作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。     

MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法

针对MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的特点,提出了一种MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法,并用此方法对12层带3层裙房的高层建筑进行了试验控制.结果表明,此种方法简单,工程实现容易.     

滚动FPS和MR阻尼器混合基础动力学模型及仿真

本文中作者将新型双磙子FPS系统的动力学方程推广到由滚动FPS和MR阻尼器组成的混合隔震基础系统,得到了更便于应用的水平分量形式的运动微分方程,并将与FPS有关的力和MR阻尼力处理成力源项,构造了可以方便地考虑不同上部结构形式的MATLAB/SIMULINK仿真模型.采用RD-1005型MR阻尼器和模糊逻辑控制器,在两个典型的地震输入情况下对混合系统进行了振动控制仿真.仿真结果表明,本文建立的混合隔震基础系统的动力学模型是正确和精确的,直接利用动力学模型进行前向计算可避免附加的模型误差且计算效率高,而仿真模型中将不同的力源由分开的块组成,使得仿真设计非常方便快捷.     

基于磁流变阻尼器的结构仿人智能控制方法研究

基于磁流变液在磁场下由流体变为粘塑性体的特性,磁流变（magnetorheological,MR）阻尼器可以通过很小的外部电流（20～50 W）提供可观的阻尼力,是一种重要的半主动控制装置。PID控制是振动控制领域应用最早的控制算法之一,为实现其在结构振动控制中的应用,文中在传统PID控制的基础上,提出了一种仿人智能PID控制算法,用于磁流变阻尼结构的振动控制。所提出的算法可以根据输入信息来识别被控系统所处的状态、动态特征及行为,并模仿人的智能控制决策行为来控制MR阻尼器的输入电压。为评估该方法的性能,以一个3层框架为例,分别对无控制、被动控制（Passive-off/Passive-on）、PID控制、仿人智能PID控制以及理想主动控制下的减震效果进行对比分析。结果表明：基于MR阻尼器的仿人智能PID控制对建筑结构的振动控制效果较好,超过了2种被动控制和传统PID控制,而且在某些方面可以达到甚至超过理想主动控制的性能。