CN107152096A - 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器 - Google Patents

结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器 Download PDF

Info

Publication number
CN107152096A
CN107152096A CN201710319648.9A CN201710319648A CN107152096A CN 107152096 A CN107152096 A CN 107152096A CN 201710319648 A CN201710319648 A CN 201710319648A CN 107152096 A CN107152096 A CN 107152096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
damper
acceleration transducer
health monitoring
mono
pendulum type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710319648.9A
Other languages
English (en)
Inventor
施卫星
王梁坤
刘念
马冠男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201710319648.9A priority Critical patent/CN107152096A/zh
Publication of CN107152096A publication Critical patent/CN107152096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings

Abstract

本发明涉及结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器，由单摆式调谐质量阻尼器、健康监测系统与伺服控制系统组成。其中：单摆式调谐质量阻尼器由质量块、摆绳和黏滞阻尼器组成；加速度传感器I、加速度传感器II和工控机同属于健康监测系统和伺服控制系统。健康监测系统还包括数据采集仪和远程客户端。伺服控制系统还包括步进电机。本发明的摆绳的长度可通过伺服控制系统进行调节，以实现单摆式调谐质量阻尼器水平自振频率的精确控制。本发明的健康监测系统可将阻尼器和主结构的振动状况实时传送至远程客户端进行分析处理。本发明能实现单摆式调谐质量阻尼器水平向频率的精确调节，提高减振效果；且能实时监测阻尼器和主结构的健康状况，保证阻尼器和主结构的安全性和耐久性等。

Description

结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器
技术领域
本发明属于土木工程、振动控制技术领域，具体为结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器。
背景技术
在当今社会，调谐质量阻尼器因为有对原建筑结构改动小、施工方便、减振控制效果显著等优点而被广泛关注，并在国内外的建筑结构中都有应用，如台北101大厦、上海中心等。但传统的调谐质量阻尼器具有对频率的调谐敏感性的缺点，不仅建筑结构的自身损伤等会影响调谐质量阻尼器的减振效果，某些时候其自身的特性，如黏滞阻尼器的退化或当建筑结构的某一构件作为调谐质量阻尼器的质量时质量的变化也会影响其控制效果。而且，设计时结构的自振频率估计值与其实际自振频率存在差异因此，如何实现调谐质量阻尼器的自适应控制，使其能调节自身频率与结构的频率相近，以达到良好的减振效果，就成为了一个新的很有意义的研究方向。
半主动控制属于参数控制，利用控制机构来主动调节结构的内部参数，使结构始终处于最优的状态。半主动控制与主动控制相比，不需要大量的外部输入力，只需要少量的外部输入力来驱动实施作用力的驱动器，尽可能主动利用结构振动响应过程中的相对变形和速度，来实现最优控制。半主动控制兼具被动控制简单易行与经济性的优点。
传统的单摆式调谐质量阻尼器及其控制的主结构的振动状况是无法实时获得的，这不但无法确切了解阻尼器和主结构的力学状况，又不利于进一步的结构加固、养护等。而健康监测系统能实时获得所需的振动信号，并传输至远程客户端中做进一步的分析处理，进行安全预警，指导结构的加固养护等。因此，将健康监测系统应用在单摆式调谐质量阻尼器中是很有价值的。
发明内容
本发明的目的在于提供结合健康监测的半主动支撑式调谐质量阻尼器，以克服现有技术中的上述缺点，能够调节自身水平向频率与主结构的频率相同，以满足调谐被控结构频率的要求，从而达到良好的减振效果；并结合健康监测系统，实时传输阻尼器和主结构的振动状况，为结构的安全预警和加固养护提供依据。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器，由单摆式调谐质量阻尼器、健康监测系统2与伺服控制系统组成，其中：
所述伺服控制系统包括步进电机5；步进电机５安装于主结构1顶部前方；
所述单摆式调谐质量阻尼器由质量块6、摆绳7和黏滞阻尼器8组成，所述质量块6顶部通过摆绳7连接步进电机5，一侧连接黏滞阻尼器8一端；黏滞阻尼器8另一端连接限位装置9，所述限位装置９竖直布置于主结构１顶部前方，其一端固定于主结构１顶部；
所述健康监测系统2包括加速度传感器I3、加速度传感器II4、数据采集仪、工控机和远程客户端；加速度传感器I3和加速度传感器II4分别连接数据采集仪，数据采集仪连接工控机，工控机分别连接远程客户端和步进电机5；
所述加速度传感器I3安装于主结构1的顶部侧向，所述加速度传感器II4安装于质量块6的侧向；
当所述质量块6发生水平向振动时，带动黏滞阻尼器8运动，耗散振动能量。
本发明中，所述工控机既能够分析处理加速度传感器I3和加速度传感器II4信号，一次性精确计算所需调节的摆绳７的摆长，控制所述步进电机5一次性完成所述摆绳7的长度调节；又能够将加速度传感器I3和加速度传感器II4的信号实时传输至远程客户端。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
本发明的结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器，摆绳的长度可通过伺服控制系统进行精确调节，能够精确调节调谐质量阻尼器水平向频率与主结构频率相同；并利用健康监测系统实时获得所需的振动信号，传输至远程客户端中做进一步的分析处理，进行安全预警，指导结构的加固养护，有利于提高结构的安全性和耐久性。
附图说明
图1是本发明的结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器主视图；
图2是本发明的单摆式调谐质量阻尼器主视图；
图3是本发明的健康监测系统示意图；
图中标号：1-主结构，2-健康监测系统，3-加速度传感器I，4-加速度传感器II，5-步进电机，6-质量块，7-摆绳，8-黏滞阻尼器，9-限位装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例１：如图1至图3所示，本发明的结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器由单摆式调谐质量阻尼器、健康监测系统2与伺服控制系统组成，其中：
所述单摆式调谐质量阻尼器由质量块6、摆绳7和黏滞阻尼器8组成；
所述健康监测系统2包括加速度传感器I3、加速度传感器II4、数据采集仪、工控机和远程客户端；
所述加速度传感器I3、加速度传感器II4和工控机同时也属于所述伺服控制系统；
所述伺服控制系统包括步进电机5；
进一步地，所述加速度传感器I3安装于主结构1的顶部侧向，用于测量主结构1的水平向加速度；所述加速度传感器II4安装于质量块6的侧向，用于测量质量块6的水平向加速度。
进一步地，所述工控机既能够分析处理加速度传感器I3和加速度传感器II4的信号，一次性精确计算所需调节的摆长，控制所述步进电机5一次性完成所述摆绳7的长度调节；又能够将加速度传感器I3和加速度传感器II4的信号实时传输至远程客户端。
进一步地，所述质量块6发生水平向振动时，带动黏滞阻尼器7运动，耗散振动能量；
进一步地，所述黏滞阻尼器8一端连接质量块6,一端连接限位装置9。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (2)

1.结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器，其特征在于由单摆式调谐质量阻尼器、健康监测系统（2）与伺服控制系统组成，其中：
所述伺服控制系统包括步进电机（5）；步进电机（５）安装于主结构（1）顶部前方；
所述单摆式调谐质量阻尼器由质量块（6）、摆绳（7）和黏滞阻尼器（8）组成，所述质量块（6）顶部通过摆绳（7）连接步进电机（5），一侧连接黏滞阻尼器（8）一端；黏滞阻尼器（8）另一端连接限位装置（9），所述限位装置（９）竖直布置于主结构（１）顶部前方，其一端固定于主结构（１）顶部；
所述健康监测系统（2）包括加速度传感器I（3）、加速度传感器II（4）、数据采集仪、工控机和远程客户端；加速度传感器I（3）和加速度传感器II（4）分别连接数据采集仪，数据采集仪连接工控机，工控机分别连接远程客户端和步进电机（5）；
所述加速度传感器I（3）安装于主结构（1）的顶部侧向，所述加速度传感器II（4）安装于质量块（6）的侧向；
当所述质量块（6）发生水平向振动时，带动黏滞阻尼器（8）运动，耗散振动能量。
2.根据权利要求1所述的结合健康监测的半主动支撑式调谐质量阻尼器，其特征在于所述工控机既能够分析处理加速度传感器I（3）和加速度传感器II（4）信号，一次性精确计算所需调节的摆绳（７）的摆长，控制所述步进电机（5）一次性完成所述摆绳（7）的长度调节；又能够将加速度传感器I（3）和加速度传感器II（4）的信号实时传输至远程客户端。
CN201710319648.9A 2017-05-09 2017-05-09 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器 Pending CN107152096A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710319648.9A CN107152096A (zh) 2017-05-09 2017-05-09 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710319648.9A CN107152096A (zh) 2017-05-09 2017-05-09 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107152096A true CN107152096A (zh) 2017-09-12

Family

ID=59793267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710319648.9A Pending CN107152096A (zh) 2017-05-09 2017-05-09 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107152096A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109667358A (zh) * 2019-02-01 2019-04-23 青岛理工大学 自适应机械驱动调节转动惯量式控制系统
CN110259241A (zh) * 2019-06-19 2019-09-20 同济大学 自适应变刚度半主动变阻尼的智能调谐质量阻尼器
CN112326240A (zh) * 2020-11-12 2021-02-05 中建八局第三建设有限公司 一种高层建筑调谐质量阻尼器性能检测系统及方法
CN115144069A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 山东百顿减震科技有限公司 一种基于阻尼器的预警系统及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545290A (zh) * 2009-04-17 2009-09-30 北京工业大学 可调摆动式调谐质量阻尼器
CN102345333A (zh) * 2011-10-23 2012-02-08 湖南科技大学 变刚度变阻尼调谐质量阻尼器
CN104763070A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 山东大学 悬吊式多维碰撞减振阻尼器
CN105926796A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 山东大学 压电阻尼智能调谐减振控制装置
CN205604511U (zh) * 2016-05-03 2016-09-28 柳州东方工程橡胶制品有限公司 一种调谐质量阻尼器减振控制装置
CN106088770A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 上海路博减振科技股份有限公司 一种环状可调摆长单摆调谐质量阻尼器
CN106195087A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 柳州东方工程橡胶制品有限公司 一种摆式电涡流调谐质量阻尼器
CN106245970A (zh) * 2016-08-04 2016-12-21 上海路博减振科技股份有限公司 一种自适应调谐质量阻尼器
CN206053018U (zh) * 2016-08-05 2017-03-29 上海路博减振科技股份有限公司 一种可调摆长式单摆调谐质量阻尼器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545290A (zh) * 2009-04-17 2009-09-30 北京工业大学 可调摆动式调谐质量阻尼器
CN102345333A (zh) * 2011-10-23 2012-02-08 湖南科技大学 变刚度变阻尼调谐质量阻尼器
CN104763070A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 山东大学 悬吊式多维碰撞减振阻尼器
CN205604511U (zh) * 2016-05-03 2016-09-28 柳州东方工程橡胶制品有限公司 一种调谐质量阻尼器减振控制装置
CN105926796A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 山东大学 压电阻尼智能调谐减振控制装置
CN106088770A (zh) * 2016-08-04 2016-11-09 上海路博减振科技股份有限公司 一种环状可调摆长单摆调谐质量阻尼器
CN106245970A (zh) * 2016-08-04 2016-12-21 上海路博减振科技股份有限公司 一种自适应调谐质量阻尼器
CN206053018U (zh) * 2016-08-05 2017-03-29 上海路博减振科技股份有限公司 一种可调摆长式单摆调谐质量阻尼器
CN106195087A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 柳州东方工程橡胶制品有限公司 一种摆式电涡流调谐质量阻尼器
CN106195087B (zh) * 2016-08-31 2018-03-06 柳州东方工程橡胶制品有限公司 一种摆式电涡流调谐质量阻尼器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘勋等: "单摆TMD", 《单摆式TMD简介及其减振性能分析》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109667358A (zh) * 2019-02-01 2019-04-23 青岛理工大学 自适应机械驱动调节转动惯量式控制系统
CN109667358B (zh) * 2019-02-01 2023-11-24 青岛理工大学 自适应机械驱动调节转动惯量式控制系统
CN110259241A (zh) * 2019-06-19 2019-09-20 同济大学 自适应变刚度半主动变阻尼的智能调谐质量阻尼器
CN112326240A (zh) * 2020-11-12 2021-02-05 中建八局第三建设有限公司 一种高层建筑调谐质量阻尼器性能检测系统及方法
CN115144069A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 山东百顿减震科技有限公司 一种基于阻尼器的预警系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107152096A (zh) 结合健康监测的半主动单摆式调谐质量阻尼器
US5750945A (en) Active elevator hitch
CN100400861C (zh) 风力发电装置及其主动式减振方法以及风车塔架
EP2913289A1 (en) Elevator system
CN1505590A (zh) 在操纵者指令下的起重机抗摇摆控制
WO2020155642A1 (zh) 主动复合变阻尼转动控制装置
CN102092638B (zh) 起重机减振系统
CN101615039A (zh) 减振定位控制方法及装置
CN106989130A (zh) 一种半主动单摆式电涡流调谐质量阻尼器
CN105926796B (zh) 压电阻尼智能调谐减振控制装置
CN1141238C (zh) 半主动式电梯牵引装置
CN104088203B (zh) 移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法及装置
CN106917459A (zh) 一种半主动单摆式调谐质量阻尼器
CN103758028A (zh) 一种低频质量调谐减振装置及其调节方法
JP4857829B2 (ja) 能動型制振方法及び装置
CN104968964A (zh) 减振装置
CN105887585B (zh) 一种浮置板轨道系统中的隔振器及其工作参数的确定方法
JP2020525672A (ja) 軌道バラスト道床を締め固める方法および装置
CN110295685A (zh) 新型半主动复合调谐阻尼器
CN109667358B (zh) 自适应机械驱动调节转动惯量式控制系统
Takagi et al. Control of a jib-type crane mounted on a flexible structure
CN106368343B (zh) 一种垂度阻尼索
CN202881540U (zh) 一种综框振动控制的闭环控制系统
CN101550984A (zh) 基于机械式消振执行机构的主动消振控制方法
CN102768493B (zh) 海洋平台智能振动控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170912

RJ01 Rejection of invention patent application after publication