结构减震第七讲.ppt

结构减震第七讲;第七讲内容提要

第五篇结构主动减震控制

第15章结构主动减震控制概述

第16章结构主动减震控制减震机理和系统组成

第17章主动控制算法

第18章主动减震控制结构试验

;第15章结构主动减震控制概述

15.1结构主动减震控制的基本概念和分类

结构主动控制是利用外部能源（计算机控制系统或智能材料），在结构物受

激励振动过程中，瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性，以迅速衰减和

控制结构震动反应的一种减震（振）技术。

结构主动控制，一般可按两种情况分类：

（1）按主动控制的利用程度分类（图17-1-1）：

①结构（全）主动控制（ActiveControl）;

②结构半主动控制（SemiActiveControl）;

③结构混合控制（HybridControl）。

（2）按实现控制的手段型式分类（图17-1-2）：

①施加外力控制型；

②改变结构参数型；

③智能材料自控型。

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;15.2结构主动减震控制的优缺点和应用范围

结构主动减震控制特有的优点如下：

（1）减震控制效果好；

（2）适应性广；

（3）经济性好。

仍存在下述问题尚待解决：

（1）减震的有效性；

（2）控制系统工作的稳定性；

（3）时滞问题；

（4）能量输入问题；

（5）经济性问题；

（6）系统装置的日常维护问题。

主动控制主要应用于下述结构在风、地震、环境振动激励下的减震控制：

（1）高层、超高层建筑；

（2）高耸塔架或特种结构；

（3）桥梁或其他大跨度结构；

（4）生命线工程结构。

;第16章结构主动控制的减震机理和系统组成

现有结构主动控制系统类型很多，并且还在不断发展。现以主动控制系统的典型型式—主动质量阻尼器AMD为例，介绍其系统组成及减震机理，其他系统类型可以依法类推。

16.1结构主动控制的减震机理

有n个自由度的线性结构，采用主动减震控制结构体系。

在地震激励下，结构体系的运动方程为???

地震力激励下主动控制结构体系的运动方程为：

主动控制结构体系，由于主动控制力的施加，改变了结构体系的阻尼、刚度和激励荷载。如果选用合理的控制算法，确定最优的控制力，则可以达到衰减和控制结构地震反应的目的。这就是结构主动控制体系减震控制的基本原理。

;16.2主动控制施加控制力的减震控制

当AMD主动控制结构体系受到地震激励时，产生地震反应。

AMD系统的驱动器驱动质量块，是质量块产生运动，质量块的惯

性力等于控制系统对结构施加的控制力，它通过弹簧、阻尼器和

驱动器作用在结构上，衰减和控制结构的地震反应。

;16.3主动变刚度、变阻尼的减震控制

如果主动控制系统对结构的减震控制，不是通过施加控制力，而是直接对装置于楼层之间的可变液压阻尼器(VariableHydraulicDers)进行控制，直接调整结构的刚度特性和阻尼特性，从而衰减和控制结构的地震反应，这种控制体系，称为主动变刚度AVS和主动变阻尼AVD控制体系(Kobori,1990;Kawashima,1991)。这种体系有采用反馈控制，也有采用前馈控制，并采用不同的控制算法。

;16.4主动控制系统的组成和工作流程

现以典型的AMD说明系统组成和工作流程。

;AMD主动控制体系，除了被控结构外，其主动控制系统由三部分组成：

（1）质量阻尼刚度装置：包括质量块，刚度弹簧和阻尼器。

（2）驱动装置和液压源：包括伺服阀、驱动器、反馈传感器液压源及管路。

（3）计算机及控制系统，这是整个主动控制系统的核心部分，包括：

①数据采集系统：装设在结构和地面上的传感器。

②滤波调节器：对采集的信号进行滤波、放大、调节。