基于主动控制面的大跨悬索桥颤振控制

发布时间：2018-02-26 18:22

  本文关键词： 桥梁工程 颤振控制 仿真分析 主动控制面 振动控制　出处：《中国公路学报》2017年02期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对目前主动控制面研究中存在的不足,通过风洞试验探讨了控制面扭转运动对主梁周围流场的干扰效应,按照现代控制理论对动态系统的描述方式,建立了主动控制面颤振控制的状态空间模型,并以一座主跨3 000m的悬索桥为工程背景,采用二次型最优控制算法对主动控制面系统的颤振控制效果进行了数值仿真分析,讨论了控制面颤振控制参与模态的选择方法,分析了控制面布置长度和作动器数量对其颤振控制效果的影响。研究结果表明:在控制面宽度为1/20梁宽,距离主梁3.0倍梁高时控制面扭转运动会对主梁周围流场特别是前部区域的压力脉动产生影响,但控制面振动所造成的那部分卓越脉动压力在总脉动压力中的比例不足10%,在控制面气动力模型中可以忽略干扰效应产生的气动力;相比于模态幅值比,依据模态能量比选择参与模态进行颤振分析更为有效;安装主动控制面后主跨3 000 m的悬索桥颤振临界风速提高了近1倍,且在0~80m·s-1风速范围内可能发生的颤振形态均得到了有效控制,控制面的颤振控制效果随其布置长度和作动器数量的增加而逐步提高;作动器超过2组以后,作动器数量虽不会进一步提高悬索桥颤振临界风速,但控制面可以被划分为更多独立的部分,控制系统的可靠性将得到进一步增强。
[Abstract]:Aiming at the problems of the active control surface, through wind tunnel test on control plane interference effect of rotation on the flow field around the beam, according to the description of the modern control theory of dynamic system, established the state space model of active control of flutter control, with a main span of 3 000m suspension bridge engineering the background, using two time optimal control algorithm for active flutter control system's control effect was analyzed by numerical simulation, discusses the selection method of control surface flutter control in mode, analyzed the control surface layout and length of actuator number on the vibration control effect. The results show that: in the control plane width 1/20 Liang Kuan, the distance 3 times high beam control surface twist of girder will flow around especially the impact of pressure pulsation in the front area, but the control surface caused by vibration The proportion of that part of the total pressure fluctuation in the fluctuating pressure of excellence in less than 10%, the aerodynamic interference effect can be ignored in the dynamic model of gas control surface; compared to the modal amplitude ratio, on the basis of the modal energy than choose to participate in the modal flutter analysis is more effective; installation of active suspension bridge flutter critical wind speed control after the main span of 3000 m increased nearly 1 times, and 0~80m - S-1 in the flutter modality may occur within the range of wind speed can be effectively controlled, the control surface flutter control effect with the arrangement of length and actuating increase number gradually increased; more than 2 sets of actuators, actuator number does not further improve the suspension bridge flutter critical wind speed, but the control surface can be divided into more independent parts, the reliability of the control system will be further enhanced.

【作者单位】： 重庆交通大学山区桥梁结构与材料教育部工程研究中心;同济大学土木工程防灾国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51408087) 重庆市前沿与应用基础研究项目(cstc2014jcyjA30009) 桥梁工程结构动力学国家重点实验室开放基金项目(201501)
【分类号】：U441.3;U448.25

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨行健,李光权;颤振分析的根轨迹方法与颤振模态的自动判断[J];航空学报;1984年02期

2 齐丕骞,葛祖德,李炳功,许光启;振动试验和颤振分析的一体化——颤振实时分析系统[J];航空学报;1990年11期

3 王彬文,许光启;全机非对称外挂状态颤振分析[J];应用力学学报;2001年S1期

4 史爱明,杨永年,叶正寅;带结构刚度非线性的超音速弹翼颤振分析方法研究[J];西北工业大学学报;2003年04期

5 许福友,陈艾荣,梁艳;平板的颤振参数研究[J];同济大学学报(自然科学版);2004年10期

6 丁千,王冬立;结构和气动非线性机翼颤振分析[J];动力学与控制学报;2004年03期

7 叶献辉;杨翊仁;刘菲;;非对称结构参数对颤振速度的影响[J];西南交通大学学报;2005年06期

8 陈香;杨翊仁;;超音速结构非线性翼型的颤振分析[J];科学技术与工程;2007年02期

9 谢长川;胡薇薇;杨超;;颤振分析中的特征值排序问题[J];数学的实践与认识;2007年18期

10 杨智春;谷迎松;夏巍;;基于矩阵奇异值理论的颤振分析新方法[J];航空学报;2009年06期

相关会议论文 前10条

1 王彬文;许光启;;全机带多种外挂状态颤振分析[A];第七届全国空气弹性学术交流会论文集[C];2001年

2 胡志勇;谢怀强;;一种减幅扰动颤振计算方法[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年

3 李毅;杨智春;;机翼颤振失效的定量风险分析[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

4 谷迎松;杨智春;李斌;;频域颤振分析μ方法的连续性研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

5 刘小川;王彬文;张凌霞;马君峰;齐丕骞;;基于混合建模的带外挂飞机固有振动特性与颤振分析[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

6 张桂江;胡家亮;钱卫;;复合材料平尾颤振优化设计研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

7 张红波;;g-方法在闭环颤振分析中的应用[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

8 胡志勇;谢怀强;;一种新的颤振计算方法[A];中国航空结构动力学专业组第十六届学术交流会论文集[C];2008年

9 胡志勇;霍应元;王旭春;;模态跟踪技术在颤振计算中的应用[A];中国航空结构动力学专业组第十六届学术交流会论文集[C];2008年

10 员海玮;韩景龙;;非线性颤振的鲁棒稳定性分析方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前10条

1 钮耀斌;高超声速飞行器机翼非线性颤振研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 钱文敏;基于不确定性建模新方法的多作动机翼颤振主动抑制[D];南京航空航天大学;2014年

3 周建;受热曲壁板的非线性颤振特性研究[D];西北工业大学;2015年

4 郝颖;多稳态系统随机P—分岔及其在高维机翼颤振系统中的应用[D];天津大学;2014年

5 赵德敏;非线性颤振系统的分岔与混沌[D];天津大学;2010年

6 员海玮;鲁棒颤振分析与模型确认研究[D];南京航空航天大学;2009年

7 王囡囡;二元机翼颤振及其主动控制的研究[D];中国矿业大学;2013年

8 赵娜;超声速流中机翼及壁板非线性颤振的主动控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

9 于明礼;基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D];南京航空航天大学;2006年

10 史晓鸣;基于当地流活塞理论的全机组合体颤振及气动伺服弹性分析[D];复旦大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵光旭;相机平台颤振对高分辨率光学遥感成像的影响分析[D];西南交通大学;2015年

2 窦然;大跨桥梁颤振与流动控制数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 李青祥;车削颤振若干关键问题的研究[D];东北大学;2014年

4 沈超慧;考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析[D];南京航空航天大学;2015年

5 晁成冉;三塔悬索桥颤振形态研究及全过程模拟[D];东南大学;2015年

6 张兆博;复合材料在提升机翼颤振速度中的作用研究[D];吉林大学;2016年

7 刘一帆;超大跨度分离式三钢箱主梁颤振特性影响因素研究[D];西南交通大学;2016年

8 武兵;大跨度桁梁偏心扭转及对颤振性能的影响研究[D];西南交通大学;2016年

9 叶雪香;高温环境下结构的动力学特性及舵面的颤振分析与研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

10 张斐;桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现[D];长安大学;2016年

，

本文编号：1539122