[發明專利]主動轉動慣量驅動控制系統

在審

• 申請號: 201910103396.5
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109610673A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張春巍;王昊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發明涉及系統中振動的抑制領域，具體而言，涉及一種主動轉動慣量驅動控制系統，其包括出力載體、驅動總成以及轉動慣量盤；出力載體包括隔板以及殼體，隔板固定在殼體內壁上，殼體連接在被控結構端部；驅動總成一端固定在殼體上，另一端固定在隔板上，驅動總成端部連接出力軸，出力軸伸出到殼體外，出力軸的另一端與轉動慣量盤連接；轉動慣量盤為一定質量的圓盤或者圓環，該發明所涉及的主動轉動慣量驅動控制系統解決了現有技術中平動TMD對回轉擺振運動控制失效；平動AMD控制效率低、效果較差；被動調諧轉動慣量阻尼器控制適用魯棒性低、調頻技術復雜、適用范圍小等的問題。

技術領域

本發明涉及系統中振動的抑制領域，具體而言，涉及一種主動轉動慣量驅動控制系統。

背景技術

近年來，隨著經濟的發展和社會的進步，人們對生活空間的要求也不斷提高，國家在基礎設施方面的投入不斷增大。國家在土木工程的投入越來越大，高速公路、鐵路、橋梁、高層建筑、大跨度空間結構等不斷興建。除此之外，人們還探索開發更廣闊的空間，向“深海”、“深空”探索，海洋平臺、宇宙空間站等結構也發展迅速。這些空間結構，在施工以及后期運行使用過程中，都不可避免地受到各種荷載的作用，包括靜荷載和動荷載。在結構的使用過程中，對結構影響較大的往往是動載作用，如地震、風、浪、流、冰、爆炸等，結構在這些動力荷載的作用下會產生振動，一般情況下會引起疲勞與可靠性問題，嚴重時會造成結構的破壞失效，造成人員傷亡及財產損失。結構在使用過程中，遭受動載作用后，如地震作用，結構產生倒塌破壞，無法繼續使用，或者即使結構沒有倒塌，但其內部的設備設施、裝飾裝修、安裝系統受到破壞之后也無法繼續使用，甚至造成次生災害，這給使用人員造成了巨大的安全威脅和經濟財產損失。

另一方面，隨著經濟的發展和技術的不斷進步，人們對結構的要求已不再僅僅局限于可用，還在結構安全性、耐久性等方面提出了更高的要求。人們在結構的使用過程中，結構物不僅需要確保人們的生命安全，還需要滿足人們對舒適度等方面的要求。如，高層結構在風荷載作用下，會產生振動，在沒有減隔振措施的情況下，處于高層的使用者會感到結構物的晃動，風力較大的情況下，結構物內部的設備設施甚至會受到由結構物振動引起的破壞，這不僅無法滿足人們對結構物的舒適要求，也對經濟財產造成威脅。

為了解決由結構物振動引起的各種問題，消除或減輕由外部荷載引起的振動，振動控制技術近年來得到了迅速的發展。不僅是在土木工程領域，振動控制技術在航空航天、汽車、機械、海洋工程、軍事工程等領域也是熱點方向。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輕結構的動力響應，減輕結構的破壞或者疲勞損傷，從而滿足人們對結構的安全、舒適等需求，達到安全性、經濟性、可靠性的合理平衡。大量研究表明，振動控制技術在土木工程的應用具有顯著的效果和重要的意義，不僅可以防止或減輕結構的破壞，提高結構的防災性能，保證人們的生命財產安全，還可以延長結構壽命，降低結構的維護成本，極大限度的滿足人們對結構在極端條件下的舒適度要求。

土木工程結構振動控制技術主要分為以下四個方面：主動控制、被動控制、半主動控制以及混合控制。其中，被動控制技術的研究已經較為成熟，其中用于被動調諧吸能的裝置主要包括調諧質量阻尼器和調諧液體阻尼器等，已經在諸多土木工程結構中得到了應用。TMD控制的原理是通過調整子結構即阻尼器的頻率與主結構即受控結構一致或相近，使子結構與主結構共振，通過子結構內部阻尼機制耗散主結構振動能量，從而消減主結構動力響應，達到振動控制的目的。大量的研究和實際應用已經表明，例如：美國波士頓60層的John Hancock大樓、馬來西亞吉隆坡的雙子塔、中國臺北101大樓均安裝了TMD振動控制裝置，通過在后期的應用證明了被動控制TMD系統具有穩定、良好的控制效果。