基于新型压电摩擦阻尼器的半主动控制及优化研究

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基于新型压电摩擦阻尼器的半主动控制及优化研究

基于新型压电摩擦阻尼器的半主动控制及优化研究
王社良;刘苗苗;樊禹江;李慧亮
【期刊名称】《水利与建筑工程学报》
【年(卷),期】2012(010)005
【摘要】为了研究压电变摩擦阻尼器的半主动控制效果，基于压电陶瓷管状驱动器设计了一种新型的压电摩擦阻尼器，并对所建立的空间杆系结构模型结合遗传算法确定了该阻尼器的最优布置数量及位置。

最后对该模型进行了半主动控制仿真实验，得出此模型布置2个阻尼器时能达到较好的控制效果。

【总页数】4页(P48-51)
【作者】王社良;刘苗苗;樊禹江;李慧亮
【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055
【正文语种】中文
【中图分类】TU392.3
【相关文献】
1.基于智能压电摩擦阻尼器的Benchmark模型风振响应半主动控制 [J], 苏原;梅真;董平
2.基于新型压电陶瓷管状驱动器的变摩擦阻尼器动态力学性能 [J], 樊禹江;王社良;曹文华
3.基于新型压电摩擦阻尼器的大底盘隔震结构智能混合控制研究 [J], 樊禹江;樊禹
彤;苗晓瑜;余滨杉
4.基于新型压电摩擦阻尼器的高压输电塔半主动抗震控制 [J], 樊禹江;王社良
5.压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制 [J], 瞿伟廉;陈朝晖;徐幼麟
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基于多级模糊控制的半主动隔震结构减震研究

第35卷第13期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.35 No.13 2016基于多级模糊控制的半主动隔震结构减震研究赵大海1李永兴1李宏男2,钱辉3(1.燕山大学建筑工程与力学学院,秦皇岛〇660〇4;2.大连理工大学土木工程学院，大连11602;3.郑州大学土木工程学院，郑州450001)主商要：提出了一种基于压电摩擦阻尼器的新型模糊控制器，对其在半主动隔震结构中的减震效果进行研究。

该控制器引人多级式模糊控制策略，其中次级模糊控制器以隔震层的速度和位移为输人，以阻尼器的电压为输出；高级模糊控制器以地震动加速度为输人，实时调整次级模糊控制的量化因子及比例因子。

为检验多级模糊控制方法的有效性，对一隔震结构进行数值模拟，并与被动控制和普通模糊控制的减震效果进行对比。

数值结果表明:该方法能有效地降低隔震结构的基底位移和上部结构的加速度响应，并且对不同强度的地震动具有良好的适应性。

关键词：模糊控制;隔震结构;半主动控制;减震中图分类号：TU352. 1文献标志码：A DOI：10. 13465/ki.jvs.2016.13.013Seismic reduction of semi-active base-isolated structures based on multi-level fuzzy controlZHAO Da-hai1 , LI Yong-xing1 , LI Hong-nan1, QIAN Hui(1. School of Civil Engineering and Mechanics,Yanshan University,Qinhuangdao 066004, China；2. School o f Civil Engineering,Dalian University of Technology，Dalian116024，China;3. School of Civil Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China)Abstract：A new type of fuzzy control controller designed f o r seismic protection of a base-isolated building with a piezoelectric f r i c t i o n damper was p resented here.The controller adopted a multi-level fuzzy control algorithm.The sublevel fuzzy controller was d esigned t o determine the command voltage of the piezoelectric f r i c t i o n damper with inputs of velocity and displacement o f base floor.With the input of seismic acceleration，the high-level fuzzy controller adjusted quantization factor and s caling factor of the sub-level fuzzy controller in real-time.The effectiveness of the proposed multilevel fuzzy controller was ver if ie d t hrough numerical simulation of a base-isolated structure.The simulation r e s u l t s were compared with those with the tr a d i t i o n a l fuzzy controller and the passive controller. proposed multi-level fuzzy controller can successfully mitigate the displacement of the base f l o o r acceleration response of the structure,and has a good adaptability t o ground motions with Key words：fuzzy control；base-isolated structure;semi-active control；seismic reduction近年来，基础隔震已经成为对重要土木工程结构进行减震防护的重要措施。

浅谈MR阻尼器的曲线梁桥半主动控制

浅谈MR阻尼器的曲线梁桥半主动控制1.磁流变阻尼器及其原理简介：智能材料是一种同时具有感知和驱动功能的新型材料。

磁流变（Magnetorheological，简称MR）液体是将硅油和亚纳米细度的铁粉混合制成的一种液体，作为智能材料之一，它具有粘度低、强度高、温度稳定性好、能量需求少、对通常在制造过程中引入的杂质不敏感等特点，在磁场作用下在瞬间从牛顿流体转变为剪切屈服应力较高的粘塑性体。

由它制成的阻尼器阻尼力大、耐久性好、结构简单、反应快且连续可调等优点，是极具吸引力、在结构振动控制中表现出巨大潜能的振动控制装置。

2.全球研究现状：阻尼器及半自动控制在曲线梁桥中的应用现状曲线梁桥与直线梁桥不同，结构受“弯、扭耦合”作用。

结构在活载与恒载作用下，都产生扭转，使内弧梁的内力减小、外弧梁的内力加大；且结构由于支承约束不合理，失去平衡，产生扭转，倾覆现象；梁在受到混凝土徐变收缩、温度变化等作用时梁会相对于梁的不动点和转动中心产生平面变形和扭转，使伸缩装置设置有很大难度。

曲线梁桥除受到和直线梁桥一样的荷载外，还要承受离心力等荷载。

2004年，大连理工大学郭慧乾在大连理工大学黄才良教授编的平面刚架有限元程序的基础上，开发了空间刚架有限元分析程序、配套的纵向影响线计算程序和车辆荷载动态加载程序，以便曲线梁桥的探究。

采用梁格法对曲线箱梁桥的受力特点进行分析，且对不等高腹与板等高腹板两种截面形式的优劣进行比较，得出了两种截面形式各自的适用范围。

对曲线箱梁桥的分析和结构形式的探索得到的图表及规律，可作为曲线箱梁桥设计的参考。

2006年，北京工业大学王丽等人对曲线梁桥地震响应的做了简化分析，在弹性支座上的刚性桥面系统建立了剛度偏心的简单曲线梁桥模型，得出了地震响应及自振特性和的简化计算方法。

通过数值模拟对比，全面地分析了各种影响因素及其对曲线梁桥动力响应的影响规律和计算图表，可在抗震初步设计中作为参考。

2006年，亓兴军，李小军对曲线桥梁弯扭耦合减震半主动控制作了分析，理论研究与震害经验表明，地震时曲线桥梁会产生弯扭耦合振动。

基于压电摩擦阻尼器的空间杆系结构地震响应半主动控制

基于压电摩擦阻尼器的空间杆系结构地震响应半主动控制基于压电摩擦阻尼器的空间杆系结构地震响应半主动控制摘要：随着现代建筑设计的发展，尤其是在地震多发区，探索有效的结构抗震控制方法变得极为重要。

本文从半主动控制的角度出发，研究了利用压电摩擦阻尼器在空间杆系结构中实现地震响应控制的可行性。

通过理论分析和数值仿真，论文证明了基于压电摩擦阻尼器的半主动控制方法在提高结构抗震性能方面的有效性和可行性，为工程实践提供了指导性意义。

1. 引言地震是自然界最具破坏性的自然灾害之一，严重威胁着人们的生命财产安全。

因此，开展地震抗震研究具有重要的实际意义。

传统的结构抗震设计方法主要依靠增加结构的刚度和强度来提高抗震能力，但这种方法并不能完全满足工程需求。

半主动控制技术作为一种新兴的结构抗震方法，已经引起了广泛关注。

2. 基于压电摩擦阻尼器的半主动控制原理压电摩擦阻尼器是一种利用摩擦力实现能量耗散的装置，具有耗能高、无需外部能源供给等特点。

在结构抗震方面，通过控制压电摩擦阻尼器的阻尼力，可以有效地减小结构的动态响应，提高结构的抗震能力。

3. 空间杆系结构地震响应模型本文选取了一个具有典型空间杆系结构的模型进行研究。

该结构的模型包括主体结构和附加的压电摩擦阻尼器系统，通过建立结构的运动方程和能量耗散方程，得到结构在地震作用下的响应。

4. 基于压电摩擦阻尼器的半主动控制策略在地震响应控制过程中，需要根据结构的地震响应状态实时调整压电摩擦阻尼器的阻尼力。

本文提出了基于结构最大响应位移和最大地震加速度的半主动控制策略，并利用PID控制算法来进行控制。

5. 数值仿真及结果分析通过数值模拟的方法，将提出的半主动控制策略应用于空间杆系结构模型中，分析不同参数对结构响应的影响。

仿真结果表明，在合理的参数范围内，压电摩擦阻尼器的半主动控制策略能够有效降低结构的位移响应，并减小结构的加速度响应。

6. 结论本文通过理论分析和数值仿真，论证了基于压电摩擦阻尼器的空间杆系结构地震响应半主动控制方法的可行性和有效性。

MRE阻尼器性能试验及半主动控制数值模拟

MRE阻尼器性能试验及半主动控制数值模拟MRE阻尼器性能试验及半主动控制数值模拟摘要：MRE阻尼器作为一种新型的半主动控制装置，其性能在结构振动控制领域得到了广泛关注。

本文通过实验和数值模拟的方法，对MRE阻尼器的性能进行了研究。

首先介绍了MRE阻尼器的工作原理和组成结构，然后设计了性能试验，通过试验数据分析了MRE阻尼器的力学特性和阻尼性能。

接着，基于试验数据，建立了半主动控制数值模型，利用数值模拟方法对MRE阻尼器的控制效果进行了分析。

最后，总结了MRE阻尼器的优点和应用前景。

1. 引言随着结构振动控制领域的发展，MRE阻尼器作为一种新型的半主动控制装置，得到了广泛的研究和应用。

MRE阻尼器具有结构简单、能量消耗低、响应速度快等优点，被广泛应用于建筑、桥梁、车辆等领域。

本文旨在通过性能试验和数值模拟的方法，对MRE阻尼器的性能进行研究，为其在工程中的应用提供参考。

2. MRE阻尼器的工作原理和组成结构MRE阻尼器是一种基于磁流变液(MRE)的装置，在外加磁场的作用下，通过控制MRE液体粒子的排列和流动，实现对结构振动的控制。

MRE阻尼器由外壳、导电线圈、边界板和MRE液体组成。

当没有外加磁场时，MRE液体呈流动状态，对结构振动的阻尼作用较小；当加入外加磁场时，MRE液体的流动受到限制，形成抗阻尼力，从而提高了阻尼性能。

3. MRE阻尼器的性能试验为了研究MRE阻尼器的力学特性和阻尼性能，本文设计了一系列性能试验。

首先，通过施加不同的外加磁场强度，研究MRE阻尼器的力学特性。

试验结果表明，外加磁场的强度对MRE阻尼器的力学特性和阻尼性能有着明显影响。

其次，通过改变外加磁场的频率，研究MRE阻尼器的频率响应特性。

试验结果显示，不同频率下MRE阻尼器的阻尼性能存在差异，随着频率的增加，阻尼性能呈现出递减趋势。

4. 半主动控制数值模拟基于性能试验数据，本文建立了MRE阻尼器的数值模型，采用半主动控制方法进行数值模拟。

一种新型半主动摩擦阻尼器的耗能性能研究

式中，、Ｋ分别是结构的质量、尼和刚度矩ＭＣ、阻
阵，为结构各层相对于地面的位移列向量，ｒ为ｔ维单位列向量，是地震加速度，ｄ＝Ｆ，， …
地震灾害具有突发性和不可预测性，结构在强
型的永磁摩擦耗能装置。欧进萍Ｈ提出了智能压
烈地震作用下会发生较大的变形，使结构破坏，如何电摩擦阻尼器。赵大海、李宏男采用ＴＳｇ．（ａｉＩ．有效地减轻结构在地震等动力荷载下的响应，提高Ｓｇｎ）ｕｅｏ型模糊逻辑调节半主动摩擦阻尼器正压力结构的抗震能力成为结构工程界研究的一个热点问的方法对非线性结构的振动控制问题进行了研究。题，结构振动控制方法的出现为解决上述问题提供谭平、周福霖设计出一种新型主动变刚度阻尼装
１半主动摩擦阻尼器的恢复力模型及控制规则
在耗能减震结构中，阻尼器的耗能性能将是影响减震效果的最主要因素，因此阻尼器滞回曲线的
（）动摩擦阻尼器对偏心结构进行了振动控制的仿真研形状和饱满程度将直接影响减震效果。图１ａ为图中，为摩擦阻尼器究。王伟、李庆祥等设计制作出了力为连续可变被动摩擦阻尼器的滞回曲线，
・４４３・
所受的轴向力，为摩擦阻尼器的相对位移，析缸分图１ａ可知：（）当阻尼器处于非滑移阶段（Ｏ如Ａ、
２半主动摩擦耗能减震结构动力方程
求解
半主动摩擦耗能减震单体结构在地震作用下的动力方程为
＋＋ＫＸ＝一ＭＩｇ—ＨＦｄｘ（）１

《基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振策略研究》

《基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振策略研究》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，人们对乘坐舒适度的要求越来越高。

座椅悬架系统作为影响乘坐舒适度的重要因素，其减振性能的优化显得尤为重要。

近年来，磁流变阻尼器因其独特的非线性阻尼特性，在半主动座椅悬架系统中得到了广泛的应用。

本文将重点研究基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架的减振策略，以实现更好的乘坐舒适度。

二、磁流变阻尼器原理及特性磁流变阻尼器是一种智能阻尼装置，其工作原理是利用磁场改变磁流变材料的流变特性，从而实现阻尼力的连续可调。

磁流变阻尼器具有非线性、可调性等优点，为半主动座椅悬架系统的减振策略提供了可能性。

三、半主动座椅悬架系统结构与工作原理半主动座椅悬架系统主要由座椅、弹簧、阻尼器等部分组成。

其中，磁流变阻尼器作为关键部件，通过调节阻尼力来实现对座椅振动的控制。

系统的工作原理是在振动过程中，根据实时检测到的振动信息，通过控制算法调整磁流变阻尼器的阻尼力，从而达到减振的目的。

四、减振策略研究4.1 减振策略的制定为了实现半主动座椅悬架系统的最优减振效果，需要制定合理的减振策略。

本文提出了一种基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略。

该策略通过实时检测座椅的振动信息，利用天棚阻尼算法计算出期望的阻尼力，然后通过控制系统调整磁流变阻尼器的阻尼力，以达到减小振动的效果。

4.2 仿真分析为了验证减振策略的有效性，本文进行了仿真分析。

通过建立半主动座椅悬架系统的仿真模型，模拟不同工况下的振动情况，对比分析采用不同减振策略时的减振效果。

仿真结果表明，基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略能够显著提高座椅的乘坐舒适度。

五、实验验证为了进一步验证减振策略的实际效果，本文进行了实验验证。

通过在实际的半主动座椅悬架系统中应用减振策略，观察并记录在不同工况下的振动情况及乘坐舒适度评价。

实验结果表明，采用基于天棚阻尼的磁流变阻尼器控制策略的半主动座椅悬架系统，能够有效减小振动，提高乘坐舒适度。

基于压电元件的半主动振动控制的研究

如果被控结构上埋人或粘贴压电元件时，其机
基金项目：国家自然科学基金（０７１０；博士学位论文创优基金（ＣＪ８０）５７５１）校ＢＸＯ—４
第６期
季宏丽，：于压电元件的半主动振动控制的研究等基
图１机电模型的示意图
件
假设包括压电元件在内的整个结构都是线性弹
性结构时，由牛顿定律得如下微分方程
Ｍｉ＋Ｃｉｕ＋ＫＥ：Ｕ＝Ｆ
（）１
的关系，ｙｍａ等只推导了开关切换性能最优情Ｇｕｏｒ
况下即没有延时的情况下的振动阻尼公式对开 ¨，关切换延时的影响尚未考虑。本文以工程常见的悬
第２１卷第６期
２００８年１２月
振动工程学报
ＪｕｎｌｏｂａｉｎＥｇｎｅｉｇｏｒａｆＶｉｒｔｎｉｅｒｎｏ
Ｖｏ．１２１Ｎｏ．６
Ｄｅ．０ｃ２０８
基于压电元件的半主动振动控制的研究
构的有效刚度，到振动控制效果。最近几年，着达随
主动振动控制方法对悬臂梁的振动进行控制，细详推导出基于开关切换延时的振动控制阻尼公式，并对控制系统中影响控制效果的多个参数进行了研
６５１
电耦合方程为
Ｆ一一ａＶＩ— ａｕ— Ｃ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）２（）３

基于正逆压电效应的高能效振动半主动控制方法

基于正逆压电效应的高能效振动半主动控制方法作者：虞丽塬吴义鹏刘轩裘进浩季宏丽来源：《振动工程学报》2023年第04期摘要基于同步開关阻尼（Synchronous Switch Damping，SSD）技术的压电振动半主动控制方法主要利用控制电路中的同步开关和等效LC振荡电路，实现压电电压的同步翻转，使得压电驱动力始终和结构振动速度同相位，用较低的能耗高效地抑制结构振动。

然而常见的压电驱动元件如压电叠堆、压电纤维复合材料等，其允许工作电压变化范围是不对称的，采用对称翻转的SSD技术难以充分利用压电元件的机电转化性能。

提出了一种基于双向压电效应的SSD技术，通过对压电电压上翻时注能、下翻时吸能的操作，最大化控制系统能效，并充分匹配压电元件的机电转化潜能。

介绍了所提SSD方法的工作原理，推导了非对称翻转条件下结构的振动衰减模型，实现了非对称翻转SSD控制电路，并通过实验进行了验证。

研究结果表明，所提SSD方法可以通过控制注能开关占空比及吸能电路等效负载自适应地调节压电电压的上、下翻转因子，最终实现高能效的结构振动衰减效果。

关键词振动控制; 振动能量收集; 同步开关阻尼; 压电; 反激变压器引言振动作为工业生产和日常生活中常见的物理现象，对其进行抑制［1］或利用［2］的研究价值不言而喻。

以结构振动控制为例，一类基于电磁和压电驱动器的分流阻尼技术得到了广泛的研究［3］。

前者利用永磁体和电磁铁之间的相对运动产生感应电动势；后者利用正压电效应产生感应电压，然后通过相应的分流电路耗散电能，最终达到抑制结构振幅的目的。

例如，Behrens等［4］使用一种并联了RC串联谐振分流电路的电磁换能器抑制结构在固有频率下的振动。

Cheng等［5］采用一种多模态电磁分流阻尼器实现柔性梁结构的半主动振动抑制。

文献［6⁃8］设计了负电阻和负电感负电阻电磁分流阻尼器，增加了系统的感应电流和阻尼，提高了结构振动的控制效果。

另外，负电感可以抵消电磁铁的固有电感，当分流电感和电磁铁的电感相等时，由线圈和分流电感组成的电路阻抗将是一个纯电阻，分流电流将与频率无关，获得了多模态振动控制的能力。

一种半主动SMA-压电复合齿轮摩擦阻尼器[发明专利]

专利名称：一种半主动SMA-压电复合齿轮摩擦阻尼器专利类型：发明专利
发明人：杜永峰,韩博,李芳玉,李虎,张超
申请号：CN202010679898.5
申请日：20200715
公开号：CN111764529A
公开日：
20201013
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种半主动SMA‑压电复合齿轮摩擦阻尼器，包括T型连接件（1），环形摩擦板（10）和带连接孔的齿轮（3）通过螺杆安装在所述T型连接件（1）两侧，安装在所述齿轮（3）外侧的环形压电陶瓷驱动器（5），固定各个部件并施加预紧力的螺母（6）；将齿轮（3）置于带齿条的下连接板（2）的中心位置处，并与齿条啮合；螺杆（7）将环形摩擦板（10）、带连接孔的齿轮（3）和环形压电陶瓷驱动器（5）依次固定于所述T型连接件（1）的两侧，且在所述T型连接件（1）同侧预留孔处对称布置两组。

申请人：兰州理工大学
地址：730050 甘肃省兰州市七里河区兰工坪路287号
国籍：CN
代理机构：兰州振华专利代理有限责任公司
代理人：董斌
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新型压电摩擦阻尼器动态力学性能的理论分析

载梁的影响，限元建模计算不能得到合理的答案有
Ｌ．．ｊ
的，而影响有限元模型计算结果的可靠性和真实从
性。同时文献［］７的类似的试验也证明了本文提出的有限元模型应该考虑加载梁的影响以及所编写的ＡＤＰＬ程序的正确性和实用性。
器的动态力学性能进行了理论分析，并推导出该阻尼器在简谐荷载作用下的力学性能公式和耗能计算
公式。
关键词：摩擦阻尼器；电陶瓷驱动器；电摩擦阻尼器；态力学性能；耗能公式压压动中图分类号：Ｕ５．Ｔ３２１文献标识码：Ａ文章编号：１７— １４（０１０— ０３— ０６２１４２１）３０４２
备了响应速度快，可靠性高等优点。故若将二者结合，利用压电陶瓷逆效应，可以就实时的调节摩擦力，普通摩擦阻尼器具有智能特使性，从而达到半主动控制结构的要求。
在本文中，者将设计一种新型压电摩擦阻尼作器并对其进行动态力学性能的理论分析。
滞” 现象。（）该新型压电摩擦阻尼器的力与位移关系：３
／
图２新型阻尼器阻尼力与位移模型
（ＦｔＮ／（）ａ－ｏ￣＋（＂）：）］
（转第５下３页）
该新型阻尼器循环一周？耗能量：肖
将（）代人（）：２式１得

半主动干摩擦阻尼器在隔振系统中的抗冲击优化设计研究

ＴＮＧＳ— ，ＨＵＳｉｉｎＬＵＪｎ－ｎＡｉｍｉＺｈ－ａ，Ｏｉｇｕｊｊ
（ａａＵｉｒｉｆｎｉｅｒｇＷｕａ３０３ＣｉａＮｖｌｎｖｓｙｏＥｇｅｉ，ｈｎ４０３，ｈｎ）ｅｔｎｎ
ＡｂｔａｔｉＴｈｃｎｃｌｍｏｅｆａｌｃｒｍａｎｔｗａｕｌ，ｔｅｒｌｔｎｈｐｂｔｅｔｏｔｏｏｔｇｓｒｃｅｍｅｈａｉａｄｌｏｎｅｅｔｏｇｅｓｂｉｔｈｅａｉｓｉｅｗｅｎｉｃｎｒｌｖｌａｅ，ａｏｓｎｄ
ｅｅｔｍｇｅｃｆｃａｏｔｎｄＴｅｄｙｆｃｏｒｅｗｓｏｔｌｄｂｄｕｔｇｔｅｅｃｏａｎｃｃｆｃｘｒｄｏｌｒａｎｔｒｅｗｓｂａｅ．ｈｒｉｉｎｆｃａｎｒｌｙａｊｓｎｌｔｍｇｅｔｒｅｅｅｔｎｃｏｉｏｉｒｔｏｃｏｅｉｈｅｒｉｏｅ
ｔｅｆｉｔｏｈｅｓＡｗｅ — ｃｉｅｃｎｒｌｄｒｃｉｎｄｍｐｒｗａｅｉｎｄｂｓｄｏｈｂｖｄａ．Ａｃｏｄｎｏｔｅｈｒｃｉｎｓｅｔ．ｎｅｓｍｉａｔｖｏｔｏｒｆｉｔｏａｅｓｄｓｇｅａｅｎｔｅａｏｅｉｅｙｃｒｉｇｔｈｏｔｍａｈｏｋｉｏａｉｎｔｏ，ａｖｂａｉｎａｄｓｏｋｉｏａｉｎｙｔｍｓｄｓｇｅｐｉｌｓｃｓｌｔｏｈｅｒｙｉｒｔｏｎｈｃｓｌｔｓｓｅｗａｅｉｎｄ，ｉｗａｃｍｐｓｄｏｅ — ｃｉｅｏｔｓｏｏｅｆａｓｍｉａｔｖｃｎｒｌｄｒｃｉｎｄｍｐｒａｄｉｒｔｏｓｌｔｒｏｔｏｒｆｉｔａｅｎａｖｂａｉｎｉｏａｏ．ＴｈｏｈＰＩｙｏｒｕｇＤｃｎｒｌｈｒｏｍａｃｆｓｏｋｉｏａｉｎｃｕｄｂｏｔｏ，ｔｅｐｅｒｎｅｏｈｃｓｌｔｏｌｅｆｏｉｍｐｒｖｄｇｅｔｙｗｈｌｔｅｏｍａｃｏｉｒｔｏｓｌｔｎｗａｏｆｅｔｄ．Ｔｈｅｕｔｆｓｏｋｅｐｏｓｎｉｔｏｅｒａｌｉｅｈｅｐｒｒｎｅｆｖｂａｉｎｉｏａｉｓｎｔａｆｃｅｆｏｅｒｓｌｓｏｈｃｒｓｎｅａｄｌｍｉｐｒｏｍａｅｎｌｓｓｈｏｄｈｔｈｐｏｏｅｏｔｍａｄｅｉｎｅｒｎｃａａｙｉｓｗｅｔａｔｅｒｐｓｄｐｉｌｆｓｇｈａｍｕｈｅｔｒｎｉｓｏｋｓｃｂｔａｔ—ｈｃｐｅｏｍａｅｈａｔｅｅｆｒｒｎｃｔｎｈ

一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究

［摘要］经典的开关型天棚控制和加速度阻尼控制各有其优缺点：天棚控制在低频区（车身振动偏频附近）控制效果较好，加速度阻尼控制则在高频区（车身振动偏频以上）控制效果较好。为能在全频域内有效地降低车辆振动加速度，以提高车辆的乘坐舒适性，提出了一种改进的加速度阻尼控制（结合了天棚控制和加速度阻尼控制的优势），并从相频的角度对上述控制方法进行理论分析，证明了提出算法的优越性。最后进行ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真和可控减振器的硬件在环试验，从时域和频域两方面验证了算法的有效性。
２０１９年（第４１卷）第５期ｄｏｉ：１０．１９５６２／ｊ．ｃｈｉｎａｓａｅ．ｑｃｇｃ．２０１９．０５．００１
汽车工程ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１９（Ｖｏｌ．４１）Ｎｏ．５
一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究
郭孔辉，王杨
（吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春１３００２２）

国家重点研发计划（２０１８ＹＦＢ０１０４８０４，２０１７ＹＦＢ０１０３６００）、国家青年科学基金项目（５１７０５１８６）、中国汽车产业创新联合发展基金（Ｕ１６６４２５７）和江西科技学院汽车服务工程及产业升级协同创新中心开放基金（１６ＸＴＫＦＹＢ０１）资助。
原稿收到日期为２０１８年５月１１日，修改稿收到日期为２０１８年８月８日。通信作者：郭孔辉，教授，Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｋｈ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｃｌａｓｓｉｃａｌｏｎｏｆｆｓｋｙｈｏｏｋ（ＳＨ）ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｄｒｉｖｅｎｄａｍｐｉｎｇ（ＡＤＤ）ｃｏｎｔｒｏｌｈａｖｅｔｈｅｉｒｏｗｎｓｔｒｏｎｇａｎｄｗｅａｋｐｏｉｎｔｓ：ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｈａｓｂｅｔｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｓｉｎｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｉｏｎ（ｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｏｆｆｓｅｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｂｏｄｙｖｉｂｒａｔｉｏｎ）ｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｉｎｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｉｏｎ（ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｏｆｆｓｅｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）．Ｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｎｗｈｏｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅ，ａｍｏｄｉｆｉｅｄＡＤＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｂｏｔｈＳＨａｎｄＡＤＤｃｏｎｔｒｏｌｓ，ａｎｄｔｈｅａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｐｈａｓｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｏｔｈＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｉｎｔｈｅｌｏｏｐｔｅｓｔｏｎａｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｂｅｒａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｂｏｔｈｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｓ．

半主动压电摩擦阻尼器装置[实用新型专利]

专利名称：半主动压电摩擦阻尼器装置专利类型：实用新型专利
发明人：鲁正,李坤,张泽楠
申请号：CN201520874685.2
申请日：20151105
公开号：CN205134602U
公开日：
20160406
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种半主动压电摩擦阻尼器装置，由两个可滑动长板，三个固定短板，夹紧固定系统组成。

固定短板中部为夹紧固定系统，夹紧固定系统有四个螺栓，该螺栓由压电陶瓷促动器控制，通过受压板可对固定短板施加一定的压力；摩擦材料固定在固定短板的接触区域上，可滑动长板和固定短板通过一个接触区域连接到一起，外部力作用在可滑动长板上，两个可滑动长板可在三个固定短板中间的接触区域上下滑动，这样就会在可滑动长板和固定短板接触表面产生滑动摩擦力来消散振动能量，达到效能减振的目的。

本实用新型加工方便，性能稳定，耗能能力强，又能根据地面运动强度和结构反应实时调整压电陶瓷促动器的电压来改变滑动摩擦力的大小，具有自适应的能力。

申请人：同济大学
地址：200092 上海市杨浦区四平路1239号
国籍：CN
代理机构：上海正旦专利代理有限公司
代理人：张磊
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一种质量转轮压电半主动摩擦型阻尼器[实用新型专利]

专利名称：一种质量转轮压电半主动摩擦型阻尼器专利类型：实用新型专利
发明人：马娟娟
申请号：CN201920843124.4
申请日：20190605
公开号：CN210151985U
公开日：
20200317
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种质量转轮压电半主动摩擦型阻尼器，包括高强外壳，高强外壳的右端外侧连接有连接杆，高强外壳的内部设有质量转轮，质量转轮的两侧设有作动摩擦弧形体，作动摩擦弧形体的外侧和承压传力板之间设有压电材料，承压传力板连接在高强外壳内，作动摩擦弧形体能够沿着高强外壳内壁沿着纵向作动；质量转轮和螺旋作动杆的中部螺纹连接，螺旋作动杆的右段穿过右侧的作动摩擦弧形体、承压传力板，右端端头通过复位弹簧和右侧的承压传力板连接，螺旋作动杆的左段穿过左侧的作动摩擦弧形体、承压传力板，并伸出高强外壳外，螺左端端头连接限位端头；本实用新型利用外部电压控制，使得压电材料发生变形，从而改变其耗能装置的摩擦力，使其自适应于地震力。

申请人：西京学院
地址：710123 陕西省西安市长安区西京路1号
国籍：CN
代理机构：西安智大知识产权代理事务所
代理人：贺建斌
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ｆｃｉｎｄｍｐｒｉｅｉｎｄｂｓｄｏｈｅｏｌｃｒｃｃｒｍｉｒｖｒｈｕｈｔｅｅｔｂｉｈｎｆｔｅｓａｅｔｕｓｓｍｃｉｒｔｏａｅｓｄｓｇｅａｅｎｔｅｐｉｚｅｅｔｅａｃｄｅ．Ｔｒｇｈｓａｌｓｍｅｔｏｈｐｃｒｓｔ — ｉｉｏｔｒｄｌａｙｕｉｇｇｎｔｃａｇｒｔｍ，ｔｅｏｔｌｎｍｂｒａｄｐｓｔｎｏｅｄｍｐｒａｅｄｔｒｎｄ．Ｆｎｌｕｅｍｏｅｎｄｂｓｎｅｅｉｌｏｈｉｈｐｉｕｅｏｉｏｆｔａｅｒｅｅｍｉｅｍａｎｉｈｉａｌｙ，ｔｅｈｓｍｕａｉｎｅｐｒｍｅｔａｏｔｓｍｉａｔｅｃｎｒｌｉｏｅａｃｒｉｇｔｅｍｏｅ，ｏｔｉｉｇｔａｈｄｌｃｕｄｇｉｈｉｌｔｏｘｅｉｎｂｕｅ —ｃｉｏｔｏｓｄｎｃｏｎｏｔｄｌｂａｎｎｈｔｔｅｍｏｅｏｌａｎｔｅｖｄｈｂｔｅｏｔｌｅｆｃｅｅｏａｉｇｔａｐｒｅｔｒｃｎｒｆｅｔｗｈｎｄｃｒｔｎｗｏｄｏｍｅｓ．
王社良，刘苗苗，禹江，樊李慧亮
（西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安７０５）１０５
摘
要：了研究压电变摩擦阻尼器的半主动控制效果，于压电陶瓷管状驱动器设计了一种新型的为基
压电摩擦阻尼器，并对所建立的空问杆系结构模型结合遗传算法确定了该阻尼器的最优布置数量及位置。最后对该模型进行了半主动控制仿真实验，出此模型布置２个阻尼器时能达到较好的控制效果。得关键词：电摩擦阻尼器；压半主动控制；遗传算法；优化中图分类号：Ｕ９．Ｔ３２３文献标识码：Ａ文章编号：６２１４（０２（—０４—０１７— １４２１）５ｏ８４）
（ｏｅｅｆＣｉＥｇｅｉＸ ’ｌＵｉｒｔｏＡｃｉｃｒａｄＴｃｎｌｙ，ｉａ，Ｓａｎｉ１０５ｈａＣｌｇｉｌｎｉｅｎｌｏｖｎｒｇ，ｉａ．ｎｅｉｒｔｔｅｎｅｏｇＸ ’ｎｈａｘ７０５，Ｃｉ）１ｖｓｙｆｈｅｕｈｏｎ
陶瓷驱动器在电场作用下伸长时，调紧固力就会可
相应提高。１２压电变摩擦阻尼器结构设计．图１出了压电变摩擦阻尼器的总体结构示意给图＿Ｉ２３。该新型压电摩擦阻尼器主要构造包括摩擦Ｊ片１摩擦片２高强螺栓、摩擦阻尼涂层、电陶、、高压瓷驱动器以及４个普通螺栓。其中摩擦片１和摩擦
ＯｐｉｉａｉｎＲｅｅｒｈｏＳｍｉａｔｖｎｒｌＢａｅｎｔｚｔｏｓａｃｎｅ－ｃｉｅＣｏｔｏｓｄｏｍ
ＮｅＰｉｚｅｅｔｉｉｃｏｍｐｒｗｅｏｌｃｒｃＦｒｔｎＤａｉｅ
ＷＡＧＳｅｌｎ，ａ— ｉ，ＦＮＹ —ａｇｕｕ—ａｇＮｈ—ａｇＨＵＭｉｍａｉｏｏＡｕｊｎ，Ｈｉｉｉｌｎ
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｓｕｙｔｅｅｆｃｆｐｅｏｌｃｒｃｆｃｉｎｄｍｐｒｓｍｉａｔｖｏｔｏ，ａｎｗｙｅｏｉｚｅｅｔｉｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｔｄｈｆｔｏｉｚｅｅｔｒｔａｅ ’ ｅ・ｃｉｅｃｎｒｌｅｔｐｆｐｅｏｌｃｒｃｅｉｉｏ
Ｋｅｗｏｄ：ｐｅｏｌｃｒｃｆｉｔｏａｐｒｓｍｉａｔｖｏｔｏ：ｇｎｔｃａｇｒｔｍ；ｏｔｍｉａｏｙｒｓｉｚｅｅｔｉｒｃｉｎｄｍｅ；ｅ－ｃｅｃｎｒｌｅｅｌｏｈｉｉｉｐｉｚｔｎｉ
结构振动控制已成为有效改善结构性能、高提结构安全性和增强结构抗震性能的重要手段之一。其中，主动控制是一种根据结构的振动反应或动半
栓紧固力，而调节摩擦片之间的正压力，现摩擦从实力的主动实时调节。其中可调紧固力由压电陶瓷驱动器和螺栓性能以及电场强度的大小确定，当压电
荷载的信息来实时改变结构参数以减小结构反应的控制方式。结构半主动控制原理与结构主动控制原理基本相同，只是实施控制力的驱动器只需要少量的能源调节，以便使其主动地、巧妙地利用结构振动
控制的往复相对速度或者相对变形，可能实现主尽动最优控制力。本文设计了一种新的压电变摩擦阻尼器，以空问杆系结构为研究对象，阻尼器的优并对化布置进行了全面分析。
２１年１翅第第５１月００２０
ＪｕｎｌｏｔｒＲｓｕｃｓａｄＡｒｈｔｒｌｏｒａｆＷａｅｅｏｒｅｎｃｉｕａｅ
水利与建筑工程学报
Ｖｏ．０Ｎｏ．擦阻尼器的半主动控制及优化研究