自適應非線性懸吊質量擺減振控制的研究

《自適應非線性懸吊質量擺減振控制的研究》是依託大連理工大學,由霍林生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自適應非線性懸吊質量擺減振控制的研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：霍林生

項目摘要

懸吊質量擺減振控制體系原理簡單、安裝方便、減振效果好，許多學者對其進行了研究，並將之套用於工程實踐。然而，目前關於懸吊質量擺減振控制體系的研究，仍存在著如下嚴重不足：被動式懸吊質量擺忽略了擺的大振幅非線性和空間振動特性對減振性能的影響；自適應懸吊質量擺儘管能夠提高減振性能，但是感測器和作動器又會帶來系統的可靠性和穩定性問題。本項目針對懸吊質量擺減振控制體系研究中存在的不足，開展深入細緻的研究，首先從理論上解決懸吊質量擺大振幅幾何非線性及空間振動中的關鍵力學問題，包括體系阻尼矩陣的確定方法和非線性振動方程的求解；考慮到擺的大振幅非線性和空間振動特性，通過設計流線型支座來消除擺的大振幅非線性和空間振動對減振性能的影響，達到被動式自適應減振的目的；考慮懸吊質量擺的大振幅幾何非線性、空間振動特性以及結構參數的不確定性，研究懸吊質量擺體系的參數最佳化設計方法。最後通過振動台實驗驗證理論分析的正確性。

結題摘要

本項目針對懸吊質量擺減振控制體系研究中存在的不足，開展了深入細緻的研究。考慮懸吊質量擺大振幅幾何非線性的影響，建立非線性懸吊質量擺-結構的運動方程，並分析擺長等參數對其減振效果的影響。研究了地震作用下非線性懸吊質量擺對輸電塔的減振效果，同時說明了考慮大振幅非線性的必要性，提出了大振幅非線性懸吊質量擺減振控制的分析理論。考慮懸吊質量擺空間振動的情況，提出其空間計算模型，建立空間懸吊質量擺-結構的運動方程，並分析其振動特性及空間振動對其減振效果的影響。研究了地震作用下空間懸吊質量擺對輸電塔的減振效果，提出了空間懸吊質量擺減振控制的分析理論，並通過振動台試驗驗證了其理論分析的正確性。針對懸吊質量擺因擺角非線性及空間振動特性造成頻率失調的問題，提出了一種被動式自適應懸吊質量擺，提出了其理論計算模型，並分析了其周期的穩定性。研究了地震作用下被動式自適應懸吊質量擺對高層結構的減振效果，並與傳統的懸吊質量擺進行對比，提出了被動式自適應懸吊質量擺的設計方法與分析理論，並通過振動台試驗驗證理論分析的正確性。利用等效線性化和虛擬激勵法對懸吊質量擺的運動方程進行簡化，採用基於梯度的最佳化算法，對懸吊質量擺減振系統進行了最佳化設計，提出了高聳結構利用懸吊質量擺減振控制的最佳化設計方法。最終建立起了高聳結構利用懸吊質量擺減振控制的更為完善的理論、技術和方法。