具有非线性刚度动力吸振器的隔振系统半主动控制研究

摘要

振动是工程中经常遇到的一种现象，结构振动现象更是随处可见，其原因多种多样，结构振动严重时会导致其性能劣化、丧失稳定性而发生破坏甚至倒塌，从而引发严重的工程灾害。桥梁的断裂，地震灾害以及风灾害无不与结构振动有关。而自动控制理论是指在无人参与的情况下，利用控制装置使被控对象中的某些物理量能准确的按照期望的规律去运行。它在结构振动领域里得到了越来越多的应用。本文正是从这一点出发，尝试采用不同的控制策略对结构进行振动控制。 本文研究了非线性动力吸振器在减振过程中的作用，并在对动力吸振器采用一定的控制策略下，对简谐力激励下的主系统的稳态响应，以及主系统是否有周期解及其周期解的稳定性进行了分析和探讨。本文首先介绍了动力吸振器和隔振系统的减振原理，然后介绍了带线性动力吸振器隔振系统的减振原理，分析了吸振器取何种参数，以达到减振效果最佳，以及各参数对隔振系统的影响，接着讨论了将非线性引入到系统后，系统响应的变化。 在对非线性隔振系统进行分析和讨论之后，本文进一步研究了对吸振器采用一定的控制策略以减小主系统的振动，包括对吸振器的刚度及其阻尼等参数进行控制，并采用多种不同的控制策略来调整吸振器的参数，最后将非线性引入到系统中进一步控制系统的响应。数值分析结果表明，采用一定的控制策略以及引入非线性后主系统较之单纯的线性系统以及未采用控制策略的系统，在减小主系统振动时有较明显的优势。 本文最后讨论了如何消除在采用一定控制策略以及引入非线性后主系统稳态响应中出现的不稳定现象。