基于智能压电摩擦阻尼器的Benchmark模型地震响应半主动控制

论文摘要

结构振动控制是一种新型的减震技术,利用智能压电摩擦阻尼器对结构进行地震作用下的控制是一种有效的方法。智能压电摩擦阻尼器是根据摩擦阻尼器的工作原理和压电陶瓷驱动器的逆压电效应,结合对结构减振的要求,能够实时地改变阻尼器的摩擦力,从而能够对结构的地震响应进行实时控制,改善了摩擦阻尼器的耗能能力,使其具备智能特性。目前,国内外已经有一些专家对基于智能压电摩擦阻尼器的结构振动控制问题进行了试验和理论研究,也取得了一些成果,但是在工程实践的应用中还存在一些问题,需要进一步的完善和解决。本文对基于智能压电摩擦阻尼器的Benchmark模型地震响应的半主动控制进行了比较系统的研究,主要内容体现在以下几个方面:首先,根据压电陶瓷的逆压电效应并结合被动摩擦阻尼器的特性,设计出一种新型的智能压电摩擦阻尼器,分析其阻尼力模型,并绘制出它的恢复力曲线。其次,由于未来地震的随机性和不同地震波计算结果的差异性,合理选择地震波进行动力分析和计算是保证计算结果可靠性的重要问题,因此要选择合理的地震记录。最后,利用MATLAB编写程序,对设置有智能压电摩擦阻尼器的Benchmark模型进行不同控制方式下的结构地震响应仿真分析,并对控制效果进行比较。通过分析比较,这四种半主动控制算法中,限界Hrovat最优控制算法取得了相对较好的地震控制效果,位移和速度的减震率达到了35%左右,加速度的减震率达到了25%左右。另外,进一步讨论了限界Hrovat最优控制中,半主动最优控制力的设计,并就该控制系统对结构阻尼和刚度不确定性的鲁棒性进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 结构振动控制的分类及研究进展
• 1.3 智能压电摩擦阻尼器的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 智能压电摩擦阻尼器的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 智能压电材料的发展和应用
• 2.3 压电陶瓷驱动器
• 2.4 智能压电摩擦阻尼器
• 2.5 本章小结
• 3 结构振动控制算法
• 3.1 引言
• 3.2 结构主动控制算法
• 3.3 结构半主动控制算法
• 3.4 结构智能控制算法
• 3.5 智能压电摩擦阻尼器的半主动控制算法
• 3.6 本章小结
• 4 智能压电摩擦阻尼器对Benchmark 模型地震响应的半主动控制分析
• 4.1 引言
• 4.2 地震响应控制的Benchmark 模型
• 4.3 Benchmark 模型地震响应的半主动控制分析
• 4.4 Benchmark 模型地震响应控制的仿真
• 4.5 地震响应控制的进一步讨论
• 4.6 本章小结
• 5 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献