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。     

磁流变阻尼器结构控制系统的开关控制

介绍了磁流变阻尼器的性能及恢复力模型,提出了两种简易可行的半主动控制策略.三层框架结构的地震反应分析表明,策略2优于策略1和被动控制,该控制方法能够有效减小结构的地震反应.     

基于磁流变阻尼器的多种控制组合振动台研究

用带有DR—1005—3型磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器及橡胶隔震垫的三层框架模型结构进行了减震控制实验。依据LQG控制算法得到最优控制。在Simulink环境下编制实时控制软件,对阻尼器进行出力控制。分别进行只带磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器以及橡胶隔震垫子系统和各个子系统组合的七种振动台实验。试验结果表明:基于MR阻尼器的控制系统是有效的,可以显著降低模型结构的加速度响应。将磁流变阻尼器与调谐质量阻尼器和橡胶隔震垫进行组合使用可以得到更好的控制效果。     

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中，多以结构的位移和速度反应作为状态反馈，但是实际工作中会产生测量不便以及误差累积等问题，为此，利用加速度测量简单，可靠的特点，采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制，计算实例分析结果表明，此控制策略能够有效地减少结构的地震反应，并能取得与主动控制策略几乎相当的控制效果。     

含磁流变阻尼器的框架结构控制研究

以框架结构为对象进行振动控制研究.为保证地震作用下系统半主动控制的顺利实现,选择了基于系统可控性/可观性的内平衡理论的模型降阶方法.在考虑结构参数、几何尺寸不确定性,磁流变阻尼器非线性特征以及实际控制离散性和地震作用随机性因素的基础上,研究了基于离散状态方程和以控制力为阶跃函数的广义预测控制策略,提出了一种可用于框架结构振动控制的半主动控制技术,并通过算例验证了该技术的有效性.     

带有磁流变阻尼器的结构振动实时控制试验

对一带有SG-MRD40磁流变阻尼器的3层钢框架模型结构进行了结构减震控制模拟试验,基于Matlab/Simulink及WinCon编制实时控制软件,将依据LQG控制算法的最优控制,通过Q8系列HIL控制卡输出通道驱动继电器开关,将所需电压施加到阻尼器上,在振动台上进行了0～40Hz正弦扫频及前3阶自振频率的正弦波下LQG半主动控制系统的试验.试验结果表明,通过Matlab/Simulink调用WinCon实时控制软件进行半主动控制是有效的,半主动控制系统能够使模型结构的地震响应得到显著的降低,其中顶层位移响应和绝对加速度响应的峰值减小了近40%左右,而所需电源功率只有10W左右.     

磁流变减振器在半主动振动控制中的应用

以悬架系统为例，对采用磁流变减振器半主动控制系统的的振动特性进行分析，与传统被动悬架系统相比，其性能好，且无须向系统输入能量。分析结果表明，采用较大的阻尼时，半主动控制系统可以在全频率范围内起到减振效果，磁流变减振器是一种有发展前景的可控减振环节。     

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．     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究

采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制。为了便于比较，研究了三种控制策略。提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案，给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明，基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果，具有良好的应用前景。     

基于TMD控制的浮式风力机稳定性研究

针对浮式风力机受到各种复杂载荷而产生的稳定性问题,通过在5 MW Barge风力机机舱内配置调谐阻尼质量器(TMD),利用FAST模拟结构的动力特性,研究TMD对海上浮式风力机平台运动特性、塔顶位移以及塔架根部载荷的控制效果.此外,基于遗传算法对TMD结构参数进行优化,并比较了在无控制、无优化TMD控制以及优化TMD控...     

基于ANSYS的海上风机塔筒的自振特性分析

海上风电项目是可再生能源开发和利用的焦点,在开发海上风能的过程中,风机塔筒的自振特性是影响结构安全的重要一环.本文以某一风机塔筒为例,采用ANSYS有限元分析软件进行模态分析,讨论了3种处理质量、刚度非连续变截面塔筒结构的数值模拟简化建模方法,并比较3种方法在自振频率计算方面的准确性.研究表明,采用最大外径进行简化建模可以大大减小前两阶自振频率计算的误差率,所得结论可为类似结构自振频率简化计算提供依据,对于保证海上风电项目的安全性和可靠性有重要意义,具有一定的工程参考价值.     

海上浮式风电机组变桨距自抗扰控制策略研究

为有效抑制由随机风、浪载荷引起的海上浮式风电机组发电功率波动,提出了变桨距线性自抗扰控制(LADRC)策略。综合考虑气动力、水动力、结构弹性和变桨距控制等影响因素,建立5 MW级海上浮式风电机组气弹水控耦合系统动力学模型,基于恒转矩控制目标设计变桨距线性自抗扰控制器,分别采用带宽整定法和BP神经网络整定法对控制器参数进行整定,对比分析变桨距线性自抗扰控制对发电功率波动的抑制效果。研究结果表明:采用带宽整定和BP神经网络整定的变桨距线性自抗扰控制可以有效地改善海上浮式风电机组变桨距灵敏度,抑制发电功率波动。     

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.     

屋顶花园TMD减震控制研究

为降低结构的振动响应和充分利用屋顶花园,文章提出由多高层建筑屋顶花园结合叠层钢板橡胶垫组成屋顶花园TMD减震系统,并介绍了该减震系统的控制原理;对系统参数进行分析,得出屋顶花园TMD减震系统最优阻尼比、最优频率比;结合工程实例,探讨了利用屋顶花园进行减震控制的方法,并利用屋顶花园质量可调的优点,确定了合理的阻尼比、质量比,数值分析表明减震效果良好,系统性能稳定。     

海上浮动风力发电机组支撑结构的动力学与振动控制研究(英文)

海上风能是可再生能源领域中增长最快的一种能源.与海岸边与近海处相比,远离海岸处的风更强、且更稳定,因此坐落在离海岸足够远处的海上风电场可以产生更多的风电、具有更长的运行寿命.它可以避免传统风电场的一些重大问题,比如视觉和噪音影响、对野生动物的潜在伤害等;但从技术角度看,直接在海底固定风力涡轮机是比较困难的.为此,提出了一些基于浮动支撑结构的建设性解决方案.这些方案面临着一个重要挑战,即减少浮动海上风力发电机组的磨损、确保其在浮动支撑机构引起的各种状况下都能正常工作.与底端固定的支撑机构相比,浮动支撑机构的运动范围被扩大了很多.首先分析了浮动支撑结构的负荷和动态响应,并设计了半主动控制器来减弱浮动风力涡轮机上的动态风力和波浪负载;然后提出采用输出反馈控制策略,避免了对系统状态的依赖.用H∞输出反馈控制技术来设计半主动控制算法,并运用一个调谐液柱阻尼器(TLCD)实现了该算法.通过数值模拟,对所获得的结果进行了验证.     

TMD振动控制结构的发展及应用

对TMD结构的振动原理进行了阐述,总结了TMD发展的3个阶段,并且对每个阶段主要研究的问题及取得成果作了概述,简要介绍了TMD在国内外的工程应用实例,最后指出了TMD系统在海洋平台应用中近期的发展趋势及其需要解决的主要问题。     

MICP加固对海上风机单桩基础静力特性的影响

为研究微生物诱发方解石沉淀(MICP)加固技术对大直径单桩静力特性的影响,采用数值模拟方法分析MICP加固浅层土体后单桩基础的承载力、变形模式、内力分布等静力特性,并对不同加固范围、加固形状、加固强度进行敏感性分析。结果表明：使用MICP加固土体可以有效提升单桩承载力(最高达70%);加固不改变单桩变形模式,但桩周土体变形区域范围有所变化;加固可改善单桩内力分布;对于不同加固范围,加固深度超过1倍桩直径后对于提升承载力影响很小;加固半径超过3倍桩直径后对于提高单桩承载力作用较小;对于不同加固形状,承载力由大到小依次是圆柱状、倒锥状、正锥状。加固土体强度增加时,单桩承载力亦随之增加。