拉索振動主動控制理論與試驗研究.pdf

1、拉索由于質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小，在風荷載作用下或端部支座有移動的情況下，容易產(chǎn)生橫向振動。如果拉索很長，想要通過安放在拉索錨座附近的被動、半主動控制裝置來抑制這種振動是非常困難的。而在拉索的錨座處沿拉索軸向施加主動控制力卻是一種很好的方法。 本文是在國家杰出青年科學基金項目(50225825)的資助下完成的，主要研究．了柔性張緊拉索、小垂度拉索和剛性拉索振動的軸向主動控制，并進行了仿真分析和試驗研究。具體包括以下工作：

2、1．在查閱大量國內(nèi)外文獻的基礎上，系統(tǒng)介紹了結(jié)構(gòu)振動控制的概念，回顧和總結(jié)了國內(nèi)外對于拉索振動及其控制的研究現(xiàn)狀和進展。根據(jù)拉索的振動特性，將拉索分為柔性張緊拉索、小垂度拉索和剛性拉索三類。 2．為了抑制柔性張緊拉索、小垂度拉索和剛性拉索的振動，本文應用模態(tài)降階理論和Lagrange方程建立了拉索振動的軸向主動單模態(tài)和多模態(tài)控制模型?；舅枷胧峭ㄟ^使柔性拉索的一端支座固定，另一端支座沿拉索軸線方向移動，來達到在拉索軸向施加主動控

3、制力的目的。 3．依據(jù)拉索振動的主動控制模型，應用線性二次型最優(yōu)控制(LQR)策略，在不同的荷載工況作用下，實現(xiàn)了對拉索振動的主動單模態(tài)和多模態(tài)控制，并將振動控制效果加以比較。 4．針對柔性張緊拉索振動控制系統(tǒng)，進行了參數(shù)分析，著重討論了控制過程中加權參數(shù)和外部激勵帶來的影響，同時提出了適用于工程應用的最優(yōu)主動控制力判別準則和迭代計算方法，有益于提高控制器的設計效率。 5．針對小垂度拉索振動控制系統(tǒng)，進行了參數(shù)分

4、析，著重討論了改變拉索質(zhì)量或拉索中初始預拉力后，使拉索垂度發(fā)生的變化以及給振動控制帶來的影響。 6．針對剛性拉索振動控制系統(tǒng)，進行了參數(shù)分析，用軸向受拉梁來模擬剛性拉索，通過等效模態(tài)的方法簡化了剛性拉索振動控制參數(shù)的計算過程。著重討論了改變剛性拉索抗彎剛度后，給振動控制帶來的影響。 7．融合傳統(tǒng)的．Bang-Bang單模態(tài)控制策略、線性二次型最優(yōu)控制(LQR)策略和最優(yōu)主動控制力的判別準則，提出了適用于拉索振動主動多模態(tài)

5、控制的D-V-I Bang-Bang控制簡化模型。將主動多模態(tài)LQR和主動D-V-I Bang-Bang控制策略的控制效果進行了比較，并就工程實際應用提出了合理化建議。 8．研發(fā)了專門用于拉索振動主動控制的動圈式液壓伺服主動控制裝置，并應用于模型拉索振動主動控制試驗，驗證了拉索振動BaIlg-Bang軸向主動控制的有效性，同時也反映了控制系統(tǒng)和研發(fā)的動圈式液壓伺服主動控制裝置整體工作的良好性能。 9．最后，關于進一步工作的方向進