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随着现代化建设进程,斜拉索桥的建设能促进浙江省港口物流的发展,加速临港工业的推进,是推进沿海经济一体化进程的重要支撑。斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,具有一定的柔性,使用特定材料制作保证较小的阻尼系数和比较小的质量,但是斜拉索在外部输入影响下很容易发生振动甚至大幅度振动,影响拉索寿命、桥梁安全运营并且给司机、行人带来一定心理负担。
(1)基于Hamilton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-磁流变阻尼器(StayCable-MagnetoRheologicalDamper,简写为SC-MRD)减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以宁波某斜拉索桥C20号索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。
(2)考虑弹性边界条件对SC-MRD系统的影响,给出未知输入作用下的减振控制算法。基于Hamilton原理及未知输入观测器(Unknown Input Observer,简写为UIO)原理建立SC-MRD系统模型和未知信号估计器。基于UIO对系统的输入信号进行观测并实时估计,进而对信号跟踪重构,并构建滑模控制器以达到对系统减振控制的目标。最后,以宁波招宝山斜拉桥C20号拉索为研究对象,进行了仿真验证。结果表明,具有新型趋近律的滑模减振控制算法能保证系统在未知输入影响下的快速性与稳定性,有效抑制拉索的振幅与振速,且能在突发情况下依旧保持良好的减振效果。
(3)针对SC-MRD系统中存在的强非线性问题,基于常规半主动控制算法很难给出最优控制力,采用与自适应补偿器相结合的模糊自适应减振控制算法。基于模糊估计原理对外界输入信号进行观测跟踪,以减小未知输入对系统减振控制效果的影响。理论分析表明SC-MRD减振系统的状态有界且能稳定,斜拉索以小振速、小振幅收敛。最后以宁波市某斜拉桥为研究对象,进行了仿真验证。对比仿真结果发现,对于外界干扰、系统结构不确定带来的输入信号,设计的减振控制算法,可以估计以上输入信号,大幅增加了系统减振效果。对于实际工程中可能出现的突发情况,设计的控制器也能保持较好地减振效果。
(1)基于Hamilton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-磁流变阻尼器(StayCable-MagnetoRheologicalDamper,简写为SC-MRD)减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以宁波某斜拉索桥C20号索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。
(2)考虑弹性边界条件对SC-MRD系统的影响,给出未知输入作用下的减振控制算法。基于Hamilton原理及未知输入观测器(Unknown Input Observer,简写为UIO)原理建立SC-MRD系统模型和未知信号估计器。基于UIO对系统的输入信号进行观测并实时估计,进而对信号跟踪重构,并构建滑模控制器以达到对系统减振控制的目标。最后,以宁波招宝山斜拉桥C20号拉索为研究对象,进行了仿真验证。结果表明,具有新型趋近律的滑模减振控制算法能保证系统在未知输入影响下的快速性与稳定性,有效抑制拉索的振幅与振速,且能在突发情况下依旧保持良好的减振效果。
(3)针对SC-MRD系统中存在的强非线性问题,基于常规半主动控制算法很难给出最优控制力,采用与自适应补偿器相结合的模糊自适应减振控制算法。基于模糊估计原理对外界输入信号进行观测跟踪,以减小未知输入对系统减振控制效果的影响。理论分析表明SC-MRD减振系统的状态有界且能稳定,斜拉索以小振速、小振幅收敛。最后以宁波市某斜拉桥为研究对象,进行了仿真验证。对比仿真结果发现,对于外界干扰、系统结构不确定带来的输入信号,设计的减振控制算法,可以估计以上输入信号,大幅增加了系统减振效果。对于实际工程中可能出现的突发情况,设计的控制器也能保持较好地减振效果。