回转式振动控制装置参数优化设计

徐 训， 陈 浩， 朱亚杉， 田克兢， 林廷灿

(武汉理工大学 土木工程与建筑学院， 武汉 430070)

主动质量阻尼器(active mass damper, AMD)因其减振效果好、控制力实时可调以及鲁棒性强等优点，在工程结构的振动控制中得到了广泛研究与应用[1-4]。主动控制算法直接影响着AMD的控制效果，许多学者在此方面做出了贡献。Yang[5]最先将现代控制理论引入到土木工程的振动控制中来。Chang等[6]利用LQR最优控制理论研究了ATMD的控制性能。Nishimura[7]提出了最优位移反馈的控制算法。还有一些如H∞最优控制[8]，极点控制算法[9]也被学者应用到AMD的算法实现中来。

结构AMD控制系统的控制品质取决于AMD的系统参数和控制参数。因此，参数的选取也成为了值得研究的问题。祁皑等[10]采用估计的结构参数K和M选取权矩阵Q，并分析了AMD参数对控制效果的影响。王磊等[11]采用人工鱼群算法优化了AMD系统的权矩阵，验证了该方法对权参数选取的准确性和有效性。

然而基于上述研究的AMD采用的作动器大多为液压作动器或伺服电机作动器，前者构造复杂、占空间大、维护成本高，后者需要机械传动部件，响应慢等。欧进萍等[12]所提出的电磁驱动AMD系统虽能解决上述问题，但存在着质量块行程受限的问题。在大震或较大风荷载作用下，AMD行程很大，加上结构空间有限，质量块易与主体结构发生碰撞，破坏控制系统。因此为保证直线AMD安全稳定运行，通常需要在轨道两端增设限位装置来约束AMD行程 ，不仅给设计来带麻烦，还会限制AMD最优的控制效果。为此Zhang等[13]提出一种旋转激励的作动器，惯性质量通过轻杆连接电机做旋转运动，解决了电磁驱动直线AMD质量块的行程问题。……