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超长斜拉索参数振动的主动和半主动控制研究
| 论文题名： | 超长斜拉索参数振动的主动和半主动控制研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;超长斜拉索;参数振动;主动控制;半主动控制 |
| 摘要： | 斜拉索具有刚度小、阻尼小、质量小的特点，即使在微小的外激励作用下也极易发生大幅值振动，随着斜拉桥技术的迅猛发展，其跨径日益增长，斜拉索的长度也持续增大，使其更易产生大幅值的参数共振，因此对其振动响应的控制研究已成为相关领域研究人员关注的热点问题。 半主动控制是目前应用于斜拉索参数振动的热门控制方式，其又因阻尼器的不同分为不同的类型，其中使用磁流变液（MR）阻尼器的半主动控制称为磁流变液阻尼器半主动控制（简称MR半主动控制）。本文通过理论推导和数值求解相结合的方法，研究超长斜拉索非线性参数振动的主动、MR半主动控制，分别设计了轴向理想位移激励下以及虑斜拉索-桥面耦合作用下的拉索面内参数振动的主动、MR半主动控制系统，分析了系统的动力特性、参数影响规律、控制力特性，并作了半主动控制系统和主动控制系统的对比分析。主要研究内容如下： （1）针对轴向理想谐波位移激励下的斜拉索面内参数振动，建立了斜拉索参数振动的主动作动器系统模型，基于线性二次型（LQR）经典最优控制理论设计了主动控制系统，推导了系统刚度系数和阻尼系数的解析表达式，数值分析了各参数对主动控制效果的影响以及主动控制力特性，运用多尺度法对系统进行了稳定性分析。 （2）针对考虑拉索-桥面耦合作用的拉索参数振动，建立了斜拉索-桥面-主动控制系统的两自由度振动微分方程，运用LQR方法设计了主动控制器，并对主动控制系统的振动响应进行了数值分析，探究了权参比、桥-索质量比等参数影响规律；研究了主动控制力特性；对系统进行了稳定性分析。 （3）分别针对轴向理想位移激励下和考虑索-桥耦合作用的斜拉桥参数振动系统，在主动控制的基础上设计了基于磁流变液（MR）阻尼器的半主动控制系统，对比分析了不同阻尼器参数下的半主动控制效果和控制力特性，最后将半主动控制与主动控制做出对比分析，验证了半主动控制效果与主动控制效果相近且具有较高的效率。 |
| 作者： | 杜军平 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 肖会刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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