溫度影響下磁流變減振器故障仿人滑模容錯控制.pdf

1、自然或人為因素引起的土木結構劇烈振動，常常會造成人員的重大傷亡以及財產的嚴重損失。隨著經濟和社會的發(fā)展，人們對于大型建筑結構的需求也在快速增長，受到的威脅比以往更為嚴峻，對結構振動的抑制顯得更為迫切。磁流變減振器具有響應時間短、阻尼可調以及耗能較少等優(yōu)點，特別適合于土木結構工程的振動控制。近年來，磁流變減振器備受結構振動控制領域的學者們關注。但由于自身或環(huán)境原因，磁流變減振器在工作時會由于一些因素影響，如：磁流變液的顆粒磨損、沉降、溫度

2、以及器件密封受損導致的漏油、線圈破損等使其性能衰減，嚴重時導致其失效，威脅到人員和設備的安全。目前，已存在容錯控制方面的文獻，但研究結構振動的容錯控制文獻還很少，且沒有分析減振器性能下降對系統(tǒng)動力學行為的負面影響，也沒有考慮實際磁流變減振器發(fā)生的真實故障情況，且大都停留在仿真分析階段。因此，針對現有結構振動容錯控制研究的不足，本文以課題組加工制造的磁流變減振器為研究對象，建立了三層框架結構系統(tǒng)的故障模型。在分析減振器的溫度特性測試結果的

3、基礎上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對三層框架結構系統(tǒng)的結構響應影響。設計了滑模故障觀測器對減振器發(fā)生的故障進行估計并結合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯控制算法，通過仿真及硬件在環(huán)仿真試驗證實了提出的控制策略的有效性。本文的工作主要有以下幾個方面：
　?、賹υO計制作的磁流變減振器在MTS上進行了不同振幅、不同頻率以及不同電流下的工作特性測試。在此基礎上，基于試驗測試數據，建立了雙曲正切模型，對參數進行了辨識

4、，測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振器的三層框架結構系統(tǒng)模型，推導了三層框架結構振動系統(tǒng)的傳遞函數。定義了減振器發(fā)生故障時的故障因子，并建立了基于磁流變減振器部分故障的三層框架結構系統(tǒng)模型。在分析減振器的溫度特性測試結果的基礎上，得到了不同溫度下的減振器故障因子，并仿真了其對三層框架結構系統(tǒng)的結構響應影響。
　?、坩槍⒌娜龑涌蚣芙Y構系統(tǒng)，設計了仿人智能控制器，仿

5、真分析了在地震激勵下的控制效果。設計了滑模故障觀測器對減振器故障進行估計，結合仿人智能控制提出了一種新的仿人滑模容錯控制算法。此外，針對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激勵波、Taft激勵波和Kobe激勵波下仿真分析了設計的仿人滑模容錯控制算法的控制效果。
　?、艽罱薲SPACE硬件在環(huán)試驗系統(tǒng)，開展了被動測試、半主動振動控制測試以及不同頻率正弦波激勵下減振器部分故障的結構振動容錯控制試驗，進一步