土木工程结构振动控制可以有效地减轻结构在车辆、风、海浪、流水和地震等荷载作用下的反应和损伤积累,能够有效地提高结构的抗振能力和抗灾性能。本文针对以往土木工程结构振动控制系统存在的不足,提出一种新型的以无刷直流电机为作动部件,集主动质量阻尼(AMD)控制功能、主动变阻尼(AVD)控制功能于一体的储换能型混合控制系统。本文通过引入无刷直流电机作为主动变阻尼控制的作动部件可以实现更宽范围的阻尼力跟随,同时也实现了AMD控制和AVD控制作动装置的统一,这在很大程度上降低了系统研制的成本,提高了系统的通用性。本文的另一个创新点是针对系统提出的储能要求研制了储能升压电路,电路的主要作用是实现能量的有效存储,并且在系统电源失效时为系统提供稳定的后备电源,提高系统在灾害条件下的可靠性。本文对实现系统各种功能的关键性技术进行了大量的理论分析和仿真与实验层面上的研究;首先,根据结构振动控制系统的计算模型推导出了系统的状态空间表达式,并在仿真层面上对设计的土木工程结构振动控制算法(LQG最优控制算法)进行了优化处理;其次,本文对采用无刷直流电机实现AVD控制功能的机理进行了缜密的分析及仿真研究,以此验证无刷直流电机作为AVD控制作动部件的可行性;第三,系统的储能功能是通过无刷直流电机的发电工况实现的,然而直流发电机在转速较低时输出的电压偏低可能无法实现储能,形成所谓的储能死区,为了解决这一问题,本文采用半控整流加脉宽调制技术实现电压的提升,并在理论分析、仿真和实验层面对这一过程的实现机理进行了验证。第四,本文针对系统提出的功能要求在大量的理论分析和仿真研究的基础上,研制出了完整的系统作动装置及硬件控制电路,性能测试实验的结果表明本文所研制的作动装置在响应时间和控制精度上完全能够满足AMD控制系统的要求;最后,本文将软件设计的重点放在基于LQG最优控制算法的AMD控制程序开发上,并进行了AMD控制振动台实验,实验结果表明,结构振动混合控制系统通过AMD控制功能可以对结构振动进行有效控制。