主动质量阻尼器(AMD).pptx

AMD主动控制系统的工作流程如下：
❖ （1）数据采集：地面和结构在地震激励下 发生振动反应（位移、速度、加速度），通 过传感器进行在线测量。
❖ （2）数据处理和传输：传感器测得的振动 反应的信号，经滤波、放大、调节、模拟微 分处理等，传输至计算机系统的A/D转换器。
❖ （3）A/D转换：把电压模拟信号（Analog） 转换为电压数字信号（Digital）。
❖ ③模拟微分器：对振动反应信号（位移、速度、 加速度）进行微分转换。
❖ （4）计算机：A/D转换（模拟信号转换为数字 信号）；
数字信号实时处理（按控制算法）；
❖ D/A转换（数字信号转换为模拟信号）。 ❖ （5）伺服控制器：将模拟信号(u)与反馈信号(u*)
进行对比、放大，对伺服阀及驱动器进行控制。
❖广州新电视塔塔高 618 米,其主塔体高 454 米,天线桅杆高 164 米,形状高挑纤细,固有 周期达 10.01s 秒,该工程采用了混合质量阻 尼器方案,以改善电视塔结构在环境激励下 的使用舒适性及安全性。该方案由哈尔滨 工业大学深圳研究生院负责其中的 AMD 主 动控制部分。
AMD控制原理
❖ 在装置的实际工程运用方面：
❖ 中国与美国合作并于 2001 年实现的南京电 视塔风振控制的 AMD 系统,是我国国内第一 个采用 AMD 控制系统的实际工程。
❖ 近年来,越来越多的超高层建筑采用了该装置, 如上海环球金融中心,在第90层安装了两台各 重250吨的惯性质量块,它不仅能使强风作用 下建筑物的加速度反应降低,地震时,还能有效 地减小建筑结构在地震时的响应。
Байду номын сангаас
国外研究状况
❖ 在装置的试验研究方面，1987 年日本 Aizawa等人完成了小比例四层钢框架模型顶 层设置 AMD 系统的主动控制实验；同年， 日本 Kobori 等人完成了 1：4 钢框架模型顶 层设置 AMD 系统的主动控制实验；
❖ 1988 年美国 Soong 等人完成了1：4 钢框架 模型顶层设置 AMD 系统的主动控制实验。 这些实验和结果显示了AMD 系统良好的性能 和控制效果。
❖ （1）质量阻尼刚度装置：包括质量块，刚度 弹簧和阻尼器。
❖ （2）驱动装置和液压源：包括伺服阀、驱动 器、反馈传感器液压源及管路。
❖ （3）计算机及控制系统，这是整个主动控制 系统的核心部分，包括：
❖ ① 数据采集系统：装设在结构和地面上的传 感器。
❖ ② 滤波调节器：对采集的信号进行滤波、放大、 调节。
❖ 结构振动的 AMD 控制系统由传感器(包括数据采集 器)、控制决策器和 AMD 装置等三部分组成。这三 个部分与结构一起组成的系统,称为结构 AMD 控制 系统。
❖ AMD 系统实施控制时,传感器子系统测量结构的干 扰或响应,并反馈至计算机;控制器按照计算机设定 的某种主动控制算法,实时计算主动控制力,并驱动 AMD 系统的作动器;然后作动器推动 AMD 的惯性 质量运动,对结构施加控制力。
国内研究状况
❖ 在装置的试验研究方面： ❖ 哈尔滨工业大学刘季、宋根由等人率先在我
国开展了结构振动主动控制试验研究,完成了 5 层 1:4 模型框架的 AMD 振动控制实验。 ❖ 欧进萍等人研究了海洋平台振动的 AMD 控 制仿真分析及 1:10 模型平台结构 AMD 控制 的地震模拟试验台试验。
目录
❖ 1.基本概念，历史，现状。 ❖ 2. 原理 ❖ 3. 装置 ❖ 4. AMD工作流程 ❖ 5.主动控制算法 ❖ 6. 存在的问题 ❖ 7. 研究展望
基本概念
❖ 主动质量阻尼器(active mass damper,AMD) 是将结构响应的反馈和或结构中关键位置处 外激励的前馈,经计算机分析处理向驱动器(连 接质量块和结构)发送适当的信息.于是驱动器 对抗质量块将惯性控制力施加于结构实现振 动控制.
AMD与TMD的区别
❖ 与被动控制相比，AMD等主动控制方式有以 下三个优点：
❖ 1）提高了控制的有效性。
❖ 2）适用于多用途减震，如风振或地震。
❖ 3）可以选择控制目标，如控制结构某个关键 振型的响应（位移、速度或加速度响应）， 或结构顶点位移、结构基底弯矩以及基底剪 力等。
❖ AMD主动控制体系，除了被控结构外，其主 动控制系统由三部分组成：
❖ 在装置的实际工程运用方面，1989 年，日本 Kajima 建筑公司建成了世界上第一座采用 AMD 系统的 11 层办公大楼—京桥成和大厦， 用于控制结构的风振和中等地震作用的反应。 日本大阪Applause 塔上安装了 1个质量重达 480t 的 AMD 系统，其惯性质量直接采用了 该建筑上的直升机停机坪台使用了2个
主动质量阻尼器（AMD）
概述
❖ 随着建筑结构的高度不断增高、结构体系不断趋于 复杂,再加上地震、台风等自然灾害的不可预知性, 结构抗震、抗风设计也遇到了新的挑战。我国沿海 地区超高层建筑一般以风控为主,强风作用下结构可 能会出现舒适度超标,甚至会造成结构及附属构件损 坏。大量理论研究和实践证明,主动质量阻尼器AMD 控技术能够有效地增加结构阻尼,减小超高层结构风 致振动和地震响应。因此,应用 AMD 控制技术,减轻 结构在风荷载作用下的响应,提高建筑舒适性,对提 高建筑使用性能和品质有重要意义。
历史
❖ 自从美籍华裔学者 J.T.P.Yao 于 1972 年首次 提出结构控制的概念之后，结构控制引起了 世界各国的高度重视，经过 30 多年的不断发 展和完善，并且在大量实际工程中得到了较 广泛的运用。在高耸结构风振控制方面，主 要以被动调谐质量阻尼器和主动质量阻尼器 的应用居多，而且技术成熟可靠。
5t的作动器，该系统给结构附加的阻尼比 为 1.4%-10.6%。同样，在大阪 Herbis大 厦也安装了 2 个悬吊 AMD 结构控制系统。 该大楼总高 190m，每个 AMD 装置的惯性 质量为 160t，悬吊杆长度为 3.2m，装置自 振周期为 3.6s，主动控制出力为5t，控制 冲程为 300mm，最大控制力为 6t，最大冲 程为 500mm。