基于旋转激励作动器的结构振动主动控制
发布时间：2023-03-05 13:12
在土木工程结构中恰当地安装主动质量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)能有效抑制外载荷激励下的结构振动响应,减轻结构构件的破坏与损伤,在保证结构安全性的同时,降低结构建造成本。目前,AMD系统中的作动器主要包括液压作动器和伺服电机作动器(需机械传力装置),这两种作动器均存在一些难以克服的缺点,限制了AMD的广泛应用。受欠驱动机械系统领域中基于旋转激励的平移振荡器的启发,通过将“旋转激励”的概念引入到结构振动主动控制中来,提出了新型的旋转激励作动器,基于此,设计了一种新型的基于旋转激励作动器的AMD装置(Active Mass Damper with Rotating Actuator,R-AMD)。不同于传统直线AMD,R-AMD采用电力传动系统(旋转伺服电机)直接驱动惯性质量做旋转运动,能够克服传统AMD作动器存在的构造复杂、需机械传力部件传力、响应慢、行程受限等问题。为分析R-AMD装置对结构振动控制的有效性,将单自由度结构作为被控对象,考虑控制-结构的相互作用,建立了R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型,并给出了R-AMD装置两种不同的控制模式,即旋转控制模...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外相关工作研究进展
1.2.1 结构振动AMD控制研究进展
1.2.2 结构振动AMD控制应用概况
1.2.3 欠驱动TORA机械系统
1.2.4 76层风激振动控制基准结构
1.3 学位论文的主要研究内容
2 R-AMD/单自由度结构耦合系统建模
2.1 直线主动质量阻尼器
2.2 基于旋转激励作动器的主动质量阻尼器
2.3 R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型
2.4 R-AMD的两种控制模式
2.4.1 旋转控制模式
2.4.2 摆动控制模式
2.5 R-AMD/单自由度结构耦合系统反馈线性化分析
2.5.1 最大反馈线性化
2.5.2 极点配置反馈控制
2.5.3 闭环系统稳定性分析
2.5.4 仿真分析
2.6 本章小结
3 基于R-AMD的单自由度结构振动非线性控制
3.1 基于θ-D逼近的非线性最优控制
3.1.1 非线性最优控制
3.1.2 θ-D逼近方法
3.1.3 微分同胚坐标变换
3.1.4 控制系统稳定性分析
3.1.5 控制输入求解
3.2 基于分层滑模算法的非线性鲁棒控制
3.2.1 滑模变结构控制基本原理
3.2.2 分层滑模变结构控制器
3.2.3 控制系统稳定性分析
3.3 实物实验
3.3.1 实验平台搭建
3.3.2 参数辨识
3.3.3 非线性最优控制实验分析
3.3.4 非线性鲁棒控制实验分析
3.4 本章小结
4 基于R-AMD的多自由度结构振动分散控制
4.1 非线性关联系统控制问题
4.1.1 集中控制
4.1.2 分散控制
4.2 基于LQR算法的多自由度结构振动集中控制
4.2.1 问题描述
4.2.2 集中式R-AMD/多自由度结构系统建模
4.2.3 LQR集中控制器设计
4.3 基于滑模变结构算法的多自由度结构振动鲁棒分散控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 分散式R-AMD/多自由度结构耦合系统建模
4.3.3 滑模变结构鲁棒分散控制器设计
4.4 基于动态神经网络的多自由度结构振动自适应分散控制
4.4.1 神经网络系统辨识
4.4.2 动态神经网络
4.4.3 动态神经网络自适应分散控制器设计
4.5 实物实验
4.5.1 实验平台搭建
4.5.2 参数辨识
4.5.3 自由振动实验
4.5.4 正弦激励实验
4.5.5 地震载荷激励实验
4.6 本章小结
5 基于R-AMD的高层结构双向风激振动控制
5.1 系统建模与模型降阶
5.1.1 基准结构数学模型
5.1.2 R-AMD/76层基准结构耦合系统建模
5.1.3 模型降阶
5.2 基于解耦滑模算法的R-AMD控制系统设计
5.3 仿真实验
5.3.1 工况1:X、Y方向同步风载荷激励
5.3.2 工况2:X、Y方向异步风载荷激励
5.3.3 与Yang提出的sample AMD比较
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3756256
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外相关工作研究进展
1.2.1 结构振动AMD控制研究进展
1.2.2 结构振动AMD控制应用概况
1.2.3 欠驱动TORA机械系统
1.2.4 76层风激振动控制基准结构
1.3 学位论文的主要研究内容
2 R-AMD/单自由度结构耦合系统建模
2.1 直线主动质量阻尼器
2.2 基于旋转激励作动器的主动质量阻尼器
2.3 R-AMD/单自由度结构耦合系统数学模型
2.4 R-AMD的两种控制模式
2.4.1 旋转控制模式
2.4.2 摆动控制模式
2.5 R-AMD/单自由度结构耦合系统反馈线性化分析
2.5.1 最大反馈线性化
2.5.2 极点配置反馈控制
2.5.3 闭环系统稳定性分析
2.5.4 仿真分析
2.6 本章小结
3 基于R-AMD的单自由度结构振动非线性控制
3.1 基于θ-D逼近的非线性最优控制
3.1.1 非线性最优控制
3.1.2 θ-D逼近方法
3.1.3 微分同胚坐标变换
3.1.4 控制系统稳定性分析
3.1.5 控制输入求解
3.2 基于分层滑模算法的非线性鲁棒控制
3.2.1 滑模变结构控制基本原理
3.2.2 分层滑模变结构控制器
3.2.3 控制系统稳定性分析
3.3 实物实验
3.3.1 实验平台搭建
3.3.2 参数辨识
3.3.3 非线性最优控制实验分析
3.3.4 非线性鲁棒控制实验分析
3.4 本章小结
4 基于R-AMD的多自由度结构振动分散控制
4.1 非线性关联系统控制问题
4.1.1 集中控制
4.1.2 分散控制
4.2 基于LQR算法的多自由度结构振动集中控制
4.2.1 问题描述
4.2.2 集中式R-AMD/多自由度结构系统建模
4.2.3 LQR集中控制器设计
4.3 基于滑模变结构算法的多自由度结构振动鲁棒分散控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 分散式R-AMD/多自由度结构耦合系统建模
4.3.3 滑模变结构鲁棒分散控制器设计
4.4 基于动态神经网络的多自由度结构振动自适应分散控制
4.4.1 神经网络系统辨识
4.4.2 动态神经网络
4.4.3 动态神经网络自适应分散控制器设计
4.5 实物实验
4.5.1 实验平台搭建
4.5.2 参数辨识
4.5.3 自由振动实验
4.5.4 正弦激励实验
4.5.5 地震载荷激励实验
4.6 本章小结
5 基于R-AMD的高层结构双向风激振动控制
5.1 系统建模与模型降阶
5.1.1 基准结构数学模型
5.1.2 R-AMD/76层基准结构耦合系统建模
5.1.3 模型降阶
5.2 基于解耦滑模算法的R-AMD控制系统设计
5.3 仿真实验
5.3.1 工况1:X、Y方向同步风载荷激励
5.3.2 工况2:X、Y方向异步风载荷激励
5.3.3 与Yang提出的sample AMD比较
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3756256
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3756256.html
