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1、工學碩士學位論文利用磁流變阻尼器的斜拉索振動的半主動控制研究曹天義哈爾濱工業(yè)大學2006年6月國內(nèi)圖書分類號：TU973+.32國際圖書分類號：624工學碩士學位論文利用磁流變阻尼器的斜拉索振動的半主動控制研究碩士研究生：曹天義導師：劉紅軍教授申請學位：工學碩士學科、專業(yè)：巖土工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2006年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TU973+.32U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringSEMI-ACTIVECONTROLRESEARCHFORTHEVIBRATIONO
2、FSTAY-CABLEBYMRDAMPERCandidate:CaoTianyiSupervisor:Prof.LiuHongjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:GeotechnicalEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要斜拉索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件之一，由于其大柔度、小質(zhì)量和小阻尼等特點，極
3、易發(fā)生振動，準確分析斜拉索的靜、動力特性并進行振動控制是斜拉橋設(shè)計的重要工作之一。本文的研究涉及了以下一些方面的內(nèi)容：1.設(shè)計了斜拉索阻尼器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，在模型的基礎(chǔ)上推導得出了MR阻尼器-斜拉索系統(tǒng)的運動方程。并在Ansys系統(tǒng)下進行了系統(tǒng)的模態(tài)分，得出了斜拉索模型前面五階的振動頻率，同時通過瞬態(tài)分析確定了斜拉索阻尼器系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣、剛度矩陣以及前五階的模態(tài)向量。2.推導得出了基于粘彈性阻尼器模型、LQG控制力計算方法、LQR控制力計算方法等幾種方法下的斜拉索的半主動控制力形式，同時結(jié)合斜拉索-阻尼器系統(tǒng)進行了仿真分析，通過對位移時程曲線的衰減情況的比較，得出不同控制力情況下觀測點處
4、位移幅值的衰減情況，在此情況下，確定了相對較優(yōu)的控制力的計算形式，即LQR控制力計算方法。3.基于粘彈性阻尼器模型、LQG控制力計算方法、LQR控制力計算方法計算得出了半主動控制力，模擬了一組隨機風荷載激勵，在此條件下，驗證了斜拉索在不同的控制力情況下，控制力的作用點位置對控制效果的影響情況，通過對結(jié)果的比較，最終確定了合理的控制點位置選取方法。4.在Matlab環(huán)境下創(chuàng)建了MR阻尼器-斜拉索系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，并結(jié)合前面計算得出的結(jié)論，在Simulink環(huán)境下設(shè)計了斜拉索的反饋控制回路。同時基于LQR反饋控制力，結(jié)合磁流變阻尼器的實際控制力輸出情況，提出了符合實際工程情況的半主動控制力
5、形式，借助于仿真分析手段，通過S-function函數(shù)編輯平臺，將得到的半主動控制力結(jié)合到模型當中，驗證了該方法對于斜拉索振動的控制效果。最后給出了本文的主要結(jié)論，并對本課題將要進行的工作作出了進一步的展望。關(guān)鍵詞風雨振；磁流變智能阻尼器；斜拉索振動控制；半主動控制I哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractThestaycableisthemainstructureinforceofcable-stayedbridges.Becauseofthecharacteristicoftherelativelysmallmassandverylowinherentdamping,it’se
6、asytocausevibration.Theaccurateanalysisforthedynamicscharacteristicofstaycableisanimportantworkforthedesignofcable-stayedbridge.Theresearchofpaperinvolvesthefollowingcontents.1.Thestructuralmodelofdampersystemonthestaycableisdesigned.Basedonthismodel,themotionequationofMRdamper-staycablesystemisa
7、chieved.ThenthemodeanalysisforthesystemisdonebyAnsystoachievetheprecedingfivesteps’vibrationfrequenciesofstaycablemodel.Meanwhile,throughtheanalysisoftransientstate,themassmatrix,therigiditymatrixandtheprecedingfiveste
