溫度影響下磁流變減振器故障仿人滑模容錯(cuò)控制.pdf

1、自然或人為因素引起的土木結(jié)構(gòu)劇烈振動(dòng)，常常會(huì)造成人員的重大傷亡以及財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于大型建筑結(jié)構(gòu)的需求也在快速增長(zhǎng)，受到的威脅比以往更為嚴(yán)峻，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的抑制顯得更為迫切。磁流變減振器具有響應(yīng)時(shí)間短、阻尼可調(diào)以及耗能較少等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于土木結(jié)構(gòu)工程的振動(dòng)控制。近年來，磁流變減振器備受結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域的學(xué)者們關(guān)注。但由于自身或環(huán)境原因，磁流變減振器在工作時(shí)會(huì)由于一些因素影響，如：磁流變液的顆粒磨損、沉降、溫度

2、以及器件密封受損導(dǎo)致的漏油、線圈破損等使其性能衰減，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致其失效，威脅到人員和設(shè)備的安全。目前，已存在容錯(cuò)控制方面的文獻(xiàn)，但研究結(jié)構(gòu)振動(dòng)的容錯(cuò)控制文獻(xiàn)還很少，且沒有分析減振器性能下降對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的負(fù)面影響，也沒有考慮實(shí)際磁流變減振器發(fā)生的真實(shí)故障情況，且大都停留在仿真分析階段。因此，針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)振動(dòng)容錯(cuò)控制研究的不足，本文以課題組加工制造的磁流變減振器為研究對(duì)象，建立了三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障模型。在分析減振器的溫度特性測(cè)試結(jié)果的

3、基礎(chǔ)上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對(duì)三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響。設(shè)計(jì)了滑模故障觀測(cè)器對(duì)減振器發(fā)生的故障進(jìn)行估計(jì)并結(jié)合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯(cuò)控制算法，通過仿真及硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)證實(shí)了提出的控制策略的有效性。本文的工作主要有以下幾個(gè)方面：
　?、賹?duì)設(shè)計(jì)制作的磁流變減振器在MTS上進(jìn)行了不同振幅、不同頻率以及不同電流下的工作特性測(cè)試。在此基礎(chǔ)上，基于試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，建立了雙曲正切模型，對(duì)參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)

4、，測(cè)試了減振器的溫度特性，并分析了減振器不同溫度下的示功及速度特性。
　?、诮⒘撕写帕髯儨p振器的三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型，推導(dǎo)了三層框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。定義了減振器發(fā)生故障時(shí)的故障因子，并建立了基于磁流變減振器部分故障的三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型。在分析減振器的溫度特性測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對(duì)三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響。
　?、坩槍?duì)建立的三層框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了仿人智能控制器，仿

5、真分析了在地震激勵(lì)下的控制效果。設(shè)計(jì)了滑模故障觀測(cè)器對(duì)減振器故障進(jìn)行估計(jì)，結(jié)合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯(cuò)控制算法。此外，針對(duì)減振器的阻尼力受溫升影響而衰減的故障情況分別在El Centro激勵(lì)波、Taft激勵(lì)波和Kobe激勵(lì)波下仿真分析了設(shè)計(jì)的仿人滑模容錯(cuò)控制算法的控制效果。
　?、艽罱薲SPACE硬件在環(huán)試驗(yàn)系統(tǒng)，開展了被動(dòng)測(cè)試、半主動(dòng)振動(dòng)控制測(cè)試以及不同頻率正弦波激勵(lì)下減振器部分故障的結(jié)構(gòu)振動(dòng)容錯(cuò)控制試驗(yàn)，進(jìn)一步