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拉索振动主动控制理论与试验研究
| 论文题名： | 拉索振动主动控制理论与试验研究 |
| 关键词： | 拉索;结构振动;振动控制;轴向主动控制 |
| 摘要： | 拉索由于质量轻、柔性大、阻尼小，在风荷载作用下或端部支座有移动的情况下，容易产生横向振动。如果拉索很长，想要通过安放在拉索锚座附近的被动、半主动控制装置来抑制这种振动是非常困难的。而在拉索的锚座处沿拉索轴向施加主动控制力却是一种很好的方法。 本文是在国家杰出青年科学基金项目(50225825)的资助下完成的，主要研究．了柔性张紧拉索、小垂度拉索和刚性拉索振动的轴向主动控制，并进行了仿真分析和试验研究。具体包括以下工作： 1．在查阅大量国内外文献的基础上，系统介绍了结构振动控制的概念，回顾和总结了国内外对于拉索振动及其控制的研究现状和进展。根据拉索的振动特性，将拉索分为柔性张紧拉索、小垂度拉索和刚性拉索三类。 2．为了抑制柔性张紧拉索、小垂度拉索和刚性拉索的振动，本文应用模态降阶理论和Lagrange方程建立了拉索振动的轴向主动单模态和多模态控制模型。基本思想是通过使柔性拉索的一端支座固定，另一端支座沿拉索轴线方向移动，来达到在拉索轴向施加主动控制力的目的。 3．依据拉索振动的主动控制模型，应用线性二次型最优控制(LQR)策略，在不同的荷载工况作用下，实现了对拉索振动的主动单模态和多模态控制，并将振动控制效果加以比较。 4．针对柔性张紧拉索振动控制系统，进行了参数分析，着重讨论了控制过程中加权参数和外部激励带来的影响，同时提出了适用于工程应用的最优主动控制力判别准则和迭代计算方法，有益于提高控制器的设计效率。 5．针对小垂度拉索振动控制系统，进行了参数分析，着重讨论了改变拉索质量或拉索中初始预拉力后，使拉索垂度发生的变化以及给振动控制带来的影响。 6．针对刚性拉索振动控制系统，进行了参数分析，用轴向受拉梁来模拟刚性拉索，通过等效模态的方法简化了刚性拉索振动控制参数的计算过程。着重讨论了改变刚性拉索抗弯刚度后，给振动控制带来的影响。 7．融合传统的．Bang-Bang单模态控制策略、线性二次型最优控制(LQR)策略和最优主动控制力的判别准则，提出了适用于拉索振动主动多模态控制的D-V-I Bang-Bang控制简化模型。将主动多模态LQR和主动D-V-I Bang-Bang控制策略的控制效果进行了比较，并就工程实际应用提出了合理化建议。 8．研发了专门用于拉索振动主动控制的动圈式液压伺服主动控制装置，并应用于模型拉索振动主动控制试验，验证了拉索振动BaIlg-Bang轴向主动控制的有效性，同时也反映了控制系统和研发的动圈式液压伺服主动控制装置整体工作的良好性能。 9．最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。 |
| 作者： | 朱保兵 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李国强 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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