基于液压技术的振动控制仿真研究

论文摘要

结构振动控制是提高结构抗震能力的有效途径,它通过在结构上安装控制装置,由控制装置与结构共同抵御地震动等动力荷载,保证结构的动力响应限定在预定的设计范围内。结构控制方法一般分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制等。振动控制装置大量采用了液压元件及液压技术来实现,比如:粘滞流体阻尼器的被动控制;半主动粘滞流体阻尼器的半主动控制、电液伺服作动器的主动控制,等等。本文讨论了振动控制系统仿真的一系列问题,包括:振动控制系统动力学方程的建立及求解、振动控制的流程及算法、MATLAB程序仿真及Simulink仿真方法的运用等等。以一连续梁桥为计算模型,对该桥梁提出了主动控制电液伺服作动器的设计方案、确定了作动器的主要参数及相关液压元件的选择,利用神经网络建立了作动器的逆向模型,成功地解决了作动器的逆向模型建立难的问题。在建立被动、主动、半主动控制系统Simulink仿真模型的基础上,对桥梁的粘滞流体阻尼器以及电液伺服作动器控制系统作了仿真分析,仿真结果表明:主动控制下,桥梁的位移、速度、加速度反应都得到了有效控制;而粘滞流体阻尼器的被动控制,只要合理设置阻尼器的安装位置,对桥梁位移反应都能达到较好的控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构振动控制的发展及应用
• 1.2.1 被动控制的发展及现状
• 1.2.2 主动控制的发展及现状
• 1.2.3 半主动控制的发展及现状
• 1.2.4 混合控制的发展及现状
• 1.3 液压技术的发展及其在振动控制中的应用
• 1.3.1 液压技术概述
• 1.3.2 液压技术的发展及其在振动控制中的应用
• 1.4 控制系统计算机仿真技术
• 1.4.1 仿真技术概述
• 1.4.2 MATLAB及其Simulink简介
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 结构地震时域反应动力学模型及其解法
• 2.1 引言
• 2.2 结构动力学模型
• 2.2.1 无控状态下结构动力学模型
• 2.2.2 有控状态下结构动力学模型
• 2.3 结构振动时域反应分析法
• 2.3.1 状态空间法
• 2.3.2 数值积分法
• 2.4 工程实例、动力学模型及地震波的选取
• 2.4.1 工程实例及动力学模型
• 2.4.2 地震波的选取
• 2.5 本章小结
• 第3章 结构振动控制流程、算法及实现
• 3.1 引言
• 3.2 振动主动控制的流程及控制算法
• 3.2.1 振动主动控制方法及流程
• 3.2.2 主动控制算法
• 3.2.3 主动控制力的设计和结构控制系统反应的求解
• 3.3 被动控制的优化设计
• 3.4 半主动控制算法和控制率
• 3.5 本章小结
• 第4章 振动控制装置结构、原理及模型
• 4.1 引言
• 4.2 粘滞阻尼器
• 4.2.1 粘滞阻尼器简介
• 4.2.2 粘滞阻尼器分析模型
• 4.2.3 粘滞阻尼器参数设计
• 4.2.4 粘滞阻尼器仿真模型
• 4.3 半主动粘滞阻尼器
• 4.3.1 半主动粘滞阻尼器简介
• 4.3.2 半主动粘滞阻尼器力学模型
• 4.3.3 半主动粘滞阻尼器仿真模型
• 4.4 电液伺服作动器
• 4.4.1 结构主动控制电液伺服作动器的组成
• 4.4.2 电液伺服作动器的力学特性及传递函数
• 4.4.3 电液伺服作动器主要参数的设计
• 4.4.4 电液伺服作动器的仿真模型
• 4.5 本章小结
• 第5章 振动控制系统仿真方法及仿真模型的建立
• 5.1 引言
• 5.2 振动控制计算机仿真的实现方法及过程
• 5.2.1 计算机仿真程序设计方法步骤
• 5.2.2 Simulink仿真的一般过程
• 5.3 控制系统仿真模型
• 5.3.1 振动控制系统仿真模型的建立
• 5.3.2 粘滞阻尼器控制系统仿真模型
• 5.3.3 主动控制系统仿真模型
• 5.3.4 半主动控制系统仿真模型
• 5.4 本章小结
• 第6章 振动控制系统仿真分析
• 6.1 引言
• 6.2 粘滞阻尼器控制系统仿真分析
• 6.3 电液伺服作动器振动控制仿真分析
• 6.4 控制效果比较分析
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文