一種壓電摩擦阻尼器的半主動控制研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的減振控制方法可歸納為被動控制、半主動控制、主動控制以及混合控制等。近年來國際振動控制研究的前沿技術(shù)是智能控制，利用壓電材料制成的壓電摩擦阻尼器就是一種智能控制裝置。本文利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)和等效彈簧剛度理論提出了一種壓電摩擦阻尼器，并通過半主動控制算法對阻尼器的控制效果進(jìn)行數(shù)值模擬分析。主要包括以下工作:
　　1)通過研究壓電材料的物理力學(xué)性能，利用有限元軟件建立數(shù)值模型，將分析結(jié)果與壓電材料的出廠性能進(jìn)行對比，驗(yàn)證數(shù)值

2、模型的正確性。通過ABAQUS軟件的Python二次開發(fā)接口編寫程序腳本實(shí)現(xiàn)了疊堆片的復(fù)制、對疊堆片賦予材料屬性和對疊堆片加載電壓的前處理操作。
　　2)利用等效彈簧剛度理論對設(shè)計(jì)的壓電摩擦阻尼器進(jìn)行理論分析;利用電能輸入和機(jī)械能輸出原理來優(yōu)化阻尼器外殼尺寸;通過數(shù)值模擬得到了阻尼器在簡諧位移制度下不同加載電壓的力與位移關(guān)系曲線。
　　3)利用遺傳算法對LQR控制算法中的Q、R權(quán)矩陣進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)構(gòu)的位移、加速度以及阻尼器的阻

3、尼力為參考目標(biāo)建立適應(yīng)度函數(shù)。優(yōu)選后和人工試算尋找到的Q、R權(quán)矩陣形成的兩種工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)控制效果比較，得出優(yōu)化后的控制函數(shù)對結(jié)構(gòu)的控制效果較好，從而驗(yàn)證了遺傳算法對于搜索全局最優(yōu)響應(yīng)值的可行性。
　　4)提出了一種改進(jìn)的Bang-Bang控制策略，通過控制策略來控制壓電摩擦阻尼器的輸入電壓，達(dá)到壓電摩擦阻尼器對結(jié)構(gòu)層間位移和樓層加速度控制的目的。數(shù)值模擬了在改進(jìn)的控制策略下壓電摩擦阻尼器對某三層鋼框架結(jié)構(gòu)的控制，分析結(jié)果表明壓電摩