[發明專利]用于結構振動控制的無閥液壓驅動主動質量控制系統

無效

• 申請號: 200910071791.6
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN101532315A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 歐進萍;姜繼海;張春巍;劉軍龍;劉慶和
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;F15B11/028
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種無閥液壓驅動主動質量控制系統，具體涉及一種用于結構振動控制的無閥液壓驅動主動質量控制系統。?

背景技術

隨著社會經濟發展和科學技術進步，特別是2008年末世界范圍經濟危機的愈演愈烈，促使各國政府正加緊加大力度投入土木工程和基礎設施建設來拉動內需刺激經濟增長，在此背景下超高層建筑、超大跨度橋梁、超大跨空間結構、核電站、(深海)海洋石油鉆井平臺等大型復雜結構得到大量興建，其中不乏一些標志性重大工程。另一方面，隨著材料科學和結構設計理論的發展，土木工程結構呈現更高、更輕、更柔的發展趨勢，從而結構在地震、風、海洋風浪流冰等動載作用下動力響應更大、隨之而來結構的損傷和破壞問題更加突出，災害襲擊造成經濟損失和人員傷亡威脅更大。如1995年日本阪神大地震的直接經濟損失達1500億美元，死亡近6000人。2004年12月26日發生在印度尼西亞蘇門答臘島的海底地震引發了南亞與東南亞地區的大規模海嘯，造成了巨大的經濟損失和數以萬計的人員傷亡。2008年5月12日發生的汶川8.0級地震，死亡失蹤超過87000人，直接經濟損失超過1萬億元人民幣。資料顯示，我國有22個省會級城市和三分之二的百萬以上人口大城市位于地震高危險區，此外東南沿海經濟發達地區平均每年遭受10次以上的臺風登陸，所有這些潛在的自然災害一旦發生都會給人類的生存和發展帶來巨大威脅。?

隨著科技水平不斷發展，結構振動控制技術現已成為土木工程以及航空航天、汽車、機械、軍事工程等領域研究的熱點方向。對于土木工程結構，在結構中恰當地安裝振動控制裝置能夠有效地減小結構的動力反應，減輕結構構件的破壞或損傷，達到經濟性、安全性與可靠性的合理平衡。大量研究表明：結構振動控制可以有效地減輕結構在風、浪、流、冰及地震等動力作用下的反應和損傷、有效地提高結構的抗災性能，是積極有效的防災減災對策。?

土木工程結構振動控制的研究和應用已有半個多世紀的歷史了，總體上可以分為三個領域：基礎隔震、被動耗能減震以及主動、半主動和智能控制。?

1972年，美籍華人Yao結合現代控制理論，提出了土木工程結構振動主動控制的概念，開創了結構振動控制研究的新里程。主動控制裝置依賴于結構振動信息反饋，實時地改變系統控制參數，控制效果理論上可以根據需要進行預設調節達到最佳狀態。?

土木工程結構振動控制的研究與應用已有半個多世紀的歷史，特別是主動控制的研究已經歷了近40年的發展。目前發展起來的適用于土木工程結構主動控制的裝置主要有：主動質量阻尼器(Active?Mass?Driver/Damper)、主動質量驅動器(Active?Mass?Driver，AMD)、主動錨索系統(Active?Tendon?System，ATS)、主動支撐系統(Active?Bracing?System，ABS)、氣體脈沖發生器(PulseGenerator)以及空氣動力擋風板(Aerodynamic?Appendage)等。AMD以其良好的控制效果、低廉的控制代價在眾多的主動控制手段中脫穎而出，成為目前研究與應用最為廣泛和成熟的一種主動控制形式。?

AMD系統工作的原理就是由外部能源驅動系統中的慣性質量運動，將結構的振動能量轉變為AMD質量塊運動的動能、彈性元件存儲的勢能和阻尼元件的耗散能，同時，質量塊又是作為作動器給結構施加主動控制力的支撐點。如果系統中存在彈簧和阻尼器可以在一定程度上減小質量塊的運動行程、調配各種力在控制過程中的比例，最終形成的合力(即質量塊慣性力的反作用力)就是AMD系統對結構施加的主動控制力。現有的重要結構抗風抗震液壓AMD系統均基于節流原理伺服閥控驅動，需要在高油壓下待機及工作，否則地震或強風襲來時無法瞬時啟動并快速施加主動控制力。地震等發生具有隨機性，系統長時間高壓待機消耗巨大能量，且帶來組件密封、疲勞等問題；此外高壓油液流經伺服閥時壓力損失很大，能量轉換效率僅約30％，噪聲大以及油液易泄露污染環境，以上是液壓AMD系統未得到推廣應用的重要原因。因此，現有的主動質量驅動器(AMD)存在能量轉換效率低(節能效果差)、構結復雜、體積大、造價較高、不利于環保等缺點。?

發明內容?

本發明為了解決現有的主動質量驅動器(AMD)存在能量轉換效率低(節能效果差)、結構復雜、體積大、不利于環保(噪聲大以及油液泄露污染環境)等問題，進而提供了一種用于結構振動控制的無閥液壓驅動主動質量控制系統。?