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原文传递斜拉索MR半主动控制方法研究

论文题名：	斜拉索MR半主动控制方法研究
关键词：	斜拉索;半主动控制;MR阻尼器;Lyapunov直接法;动态摩擦模型;地震荷载;振动控制
摘要：	斜拉索质量轻、阻尼低、柔性大,极易在风雨激振、地震荷载等外界干扰的作用下产生不同机理的振动,造成斜拉索的振幅过大,严重损耗建筑结构的质量。因此,如何抑制斜拉索的振动是一个具有重要工程意义的研究课题。　　抑制斜拉索振动的被动控制是一种无源控制,对环境变化缺乏自适应性;主动控制存在作动器的安装位置的疲劳损伤和费用投资高等问题。上述两种控制方法存在相应的弱点,且随着磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MR Damper)的发展及其在土木工程领域中的应用,斜拉索振动的半主动控制方法开始了广泛的研究。采用MR阻尼器作为抑制斜拉索振动的控制装置,控制效果完全取决于控制算法的设计。　　本文以考虑Irvine参数的斜拉索和MR阻尼器组成的系统为研究对象,建立了斜拉索-MR阻尼器振动控制的数学模型;进一步考虑描述MR阻尼器力学行为的LuGre动态摩擦模型,建立了改进的斜拉索-MR阻尼器系统模型。该模型考虑了阻尼器的动态特性,能够更好地描述斜拉索-阻尼器系统的动态特性。对于新的系统模型,基于Lyapunov直接法设计了抑制斜拉索振动的半主动自适应控制方法;将原系统模型变换为带有小参数的奇摄动系统,采用奇摄动理论对该系统进行分析,得到了另一类半主动自适应控制方法。控制过程中采用使用范围更广和工程上关心的指标—位移均方根VRMS和中点位移来反映阻尼器的减振效果,仿真结果表明:本文设计的两种控制算法均取得了不错的控制效果,并且随着阻尼器安装位置的升高,控制效果愈加明显。论文同时也验证了基于奇摄动理论设计的控制方法能够更好地抑制斜拉索振动,满足工程控制要求。
作者：	武利冲
专业：	控制科学与工程
导师：	樊晓平;杨胜跃
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文