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双转子阻尼器对桥梁竖向涡振的振动控制
| 论文题名： | 双转子阻尼器对桥梁竖向涡振的振动控制 |
| 关键词： | 桥梁工程;竖向涡振;双转子阻尼器;主动控制 |
| 摘要： | 发生在桥梁上的风致振动灾害主要包括颤振、尾流驰振、抖振和涡激共振（简称涡振），其中涡振在常遇风速下发生的概率较大。涡振具有限幅和锁频的特性，一般来说，不会引起结构的倒塌和损毁，但是会影响结构的正常使用和寿命。目前对涡振的控制一般是使用气动措施和机械措施，其中机械措施大多是一些被动的阻尼器装置，而对主动控制的研究和应用较少。本文根据双转子阻尼器（Twin Rotor Damper，TRD）产生的控制力与桥梁涡激力的简谐特性，尝试用TRD实现对桥梁涡振的主动控制。研究内容主要包括： （1）介绍了结构振动控制技术的发展历程，对涡振的成因以及研究方法进行了总结，提出了对桥梁涡振进行控制的必要性。 （2）分别对双转子阻尼器的力学模型和涡激振动力的力学模型进行了简要分析，介绍了双转子阻尼器对桥梁振动控制的思路，并建立了时域的涡激力经验线性、非线性模型与TRD的振动方程。然后通过方程求解了涡振与双转子系统的振动响应，总结了对于TRD主动控制力的优化步骤。 （3）建立了桥梁涡振的二阶振动系统Simulink仿真模型。把控制力和涡激力作为外部输入，以TRD转子角度的闭环控制思路为基础，围绕转子角位置设计了主动控制算法，分别研究了经典控制理论与现代控制理论下双转子阻尼器对桥梁涡振的振动控制的效果。结果表明，TRD的控制力可以通过算法调节到与涡激力相反的相位上。 （4）进行了TRD的设计。设计使用了PLC控制器、伺服电机等装置，编写了PLC主动控制的梯形图程序。通过PLC给伺服电机发送脉冲的方式，控制电机的转速与方向，实现对转子角位置的把控。最后以一片简支梁为控制对象，进行了TRD减振试验。 |
| 作者： | 周磊 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙洪鑫;付晓宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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