壓電摩擦阻尼器的特點




  在設計控制律之前,我們分析壓電摩擦阻尼器在控制結構振動時的工作特點。只有根據壓電摩擦阻尼器的特質,才能設計出合適的控制律。摩擦制震阻尼器是通過摩擦面之間相對滑動來消耗結構振動能量的。如果摩擦面之間不發生相對滑動,那麼摩擦阻尼器就無法消耗結構振動能量。摩擦阻尼器就無法發揮其作用。所以對摩擦阻尼器來說,控制律如果能夠按照位移反饋信息,在保持和增大可控摩擦阻尼器摩擦面相對滑動的同時增大摩擦面的壓力提高摩擦力的大小以達到增加耗能的目的,那麼這樣的控制律對於可控摩擦阻尼器來說就可以認為是相宜的。


  為了保持摩擦阻尼器的相對滑動,可以使用控制計算機對對象的狀態進行實時監測,並將振動過程的每一時刻都進行分析,LRB隔震墊最後按照一定的控制律來控制摩擦面的壓力。“速度反饋控制”這一控制律就可以實現這一要求。速度反饋控制律根據摩擦面之間的相對位移速度來調節摩擦面的壓力值的大小,如果摩擦面之間的相對速度為零,就表明摩擦阻尼器提供的壓力過大,摩擦面未發生相對滑動。如果這時減小壓電材料的電壓,使摩擦面的壓力減小,就可以使摩擦面提供的摩擦力相應隨之減小,以此來促進摩擦面的滑動。經過幾個監測—控制周期,摩擦面就會調節到滑動狀態。


  上述速度反饋控制律雖然可以保證摩擦阻尼器的有效性,但是由於速度反饋要求,每一個控制信號的產生,要將結構的位移速度等信息實時傳遞給控制計算機,並由控制計算機分析位移和速度的信息,處理各個摩擦阻尼器的滑移和結構優化控制的問題,最後再發送控制信號至摩擦阻尼器。完成這樣一個複雜的過程需要很長時間,另外為達到要求的控制精度將導致動作過於頻繁,因此在這種控制方式下很難避免控制信號的時滯問題。如果能將保證摩擦面滑移和結構優化控制這兩個問題分開處理,那麼既可以保證壓電摩擦阻尼器的耗能效率,又可以優化處理結構振動控制的整體優化問題,更重要的是這樣的控制律信息處理更為簡潔,減小了控制信號的時滯。為此,我們引入一個控制律即“局部速度反饋自適應控制律”。

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