基于MR阻尼器的半主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制的理論與試驗(yàn)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、磁流變(MR)阻尼器是一種典型的半主動(dòng)控制裝置,具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、阻尼力大且連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注.該論文系統(tǒng)地開展了基于MR阻尼器的半主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制的理論與試驗(yàn)研究,主要?jiǎng)?chuàng)新工作與成果包括以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)剪切與閥式兩種工作模式的特點(diǎn),選用重慶儀器材料研究所研制生產(chǎn)的MRF-04K型磁流變液,設(shè)計(jì)并制作了一種剪切閥式的MR阻尼器,命名為MRF-04K阻尼器,長(zhǎng)50cm,重約

2、50kg;通過(guò)在不同振幅、不同頻率的正弦激勵(lì)并施加不同的勵(lì)磁電流下,對(duì)MRF-04K阻尼器的動(dòng)力性能進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn),結(jié)果表明該阻尼器的最大阻尼力達(dá)到20kN,耗電功率小于50w;進(jìn)一步提出了適合MRF-04K阻尼器的修正的Bouc-Wen滯回模型,模擬與誤差分析結(jié)果表明,該滯回模型能夠精確的描述MRF-04K阻尼器的滯回性能.(2)針對(duì)應(yīng)用MRF-04K阻尼器的半主動(dòng)控制系統(tǒng),提出了基于瞬時(shí)最優(yōu)控制(IOC)、經(jīng)典線性最優(yōu)控制(COC)

3、和僅用加速度作為狀態(tài)反饋的線性二次高斯(LQG)算法的半主動(dòng)控制律;進(jìn)一步依據(jù)預(yù)測(cè)控制理論,提出了一種基于MR阻尼器且具有時(shí)滯自補(bǔ)償功能的半主動(dòng)多步預(yù)測(cè)控制系統(tǒng);數(shù)值分析表明,MRF-04K阻尼器是一種性能卓越的半主動(dòng)控制裝置,而且半主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠充分的利用MR阻尼器的性能,有效的減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),取得良好的控制效果.(3)將基于MRF-04K阻尼器的半主動(dòng)控制系統(tǒng)與基礎(chǔ)隔震相結(jié)合,建立了一種基于MRF-04K阻尼器的混合控制系統(tǒng),

4、仿真分析表明該混合控制系統(tǒng)不僅能夠大幅度地減小隔震層的水平側(cè)移,有效地保護(hù)隔震裝置,而且能夠有效的控制上部結(jié)構(gòu)的層間位移與加速度反應(yīng),從而提高了隔震建筑的抗震性能和可靠性.(4)應(yīng)用MRF-04K阻尼器,在三種不同地震波激勵(lì)下,分別針對(duì)基于IOC算法、COC算法和LQG算法的三種半主動(dòng)控制系統(tǒng)以及恒定勵(lì)磁電流為0A和2.0A的兩種被動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)一三層鋼框架模型進(jìn)行了地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明,基于MRF-04K阻尼器的控制系統(tǒng)非

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