79 / 2025-04-10 12:20:00

半主动变刚度颗粒惯容系统减振控制研究

振动控制；半主动控制；变刚度；颗粒惯容系统；减振效果

随着城市建筑功能与形态的日益多样化，对阻尼器减振性能与适应性的要求不断提高。本研究提出了一种基于变刚度调频策略的半主动颗粒惯容系统（Semi-active Particle Inerter System, SAPIS），通过对阻尼器刚度进行半主动调控，有效拓宽减振频带，增强系统的振动控制性能。研究采用希尔伯特黄变换识别主结构的瞬时振动频率，并进一步提出趋势修正样条加权指数平均方法预测频率变化趋势。基于预测结果，构建模糊控制策略，将控制输出分为三个刚度挡位，实现SAPIS刚度的动态调节，以适应不同激励条件。分别以正弦信号和风荷载为数值模拟的外激励，评估SAPIS对某一悬挑观景平台的减振性能。正弦激励的数值模拟结果表明，所提方法能够准确跟踪主结构的瞬时频率，并调整SAPIS的刚度，使其保持与结构频率的最佳匹配，从而提升减振稳定性。在风荷载激励条件下，SAPIS能显著降低结构的峰值和均方根加速度响应，减振率分别达到51.79%和48.11%，相较于传统调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）和颗粒惯容系统（Particle Inerter System, PIS），SAPIS展现出更优的减振效果。此外，在阻尼器行程控制方面，SAPIS相较于TMD和PIS分别减少了60.86%和11.76%，进一步提升了装置的适用性和工程可行性。