第 26 卷 第 2 期
2009 年 6 月
建筑科学与工程学报
Journal of Architecture and Civil Engineering
Vol .26 No .2
June 2009
文章编号 :1673‐2049(2009)02‐0009‐06
收稿日期 :2009‐03‐15
基金项目 :国家自然科学基金重点项目 (50738002)
作者简介 :陈政清 (1947‐) ,男 ,湖南湘潭人 ,教授 ,博士研究生导师 ,工学博士 ,E‐mail :zqchen@ hnu .cn 。
基 于 能 量 回 收 的 土 木 工 程 结 构 振 动 控 制
陈政清 ,汪志昊
(湖南大学 土木工程学院 ,湖南 长沙 410082)
摘要 :为了解决土木工程结构振动的主动和半主动控制技术对外界电源过分依赖的问题 ,系统回顾
了基于能量回收与利用的各种结构振动控制系统 。 在此基础上 ,提出了一种自供电磁流变阻尼器
减振系统 ,实现了振动控制的自供电与传感 ;指出了该系统的应用前景 、亟待解决的问题和进一步
的研究方向 。 研究结果表明 :该系统既可以作为具有自适应特征的被动控制装置 ,也可以设计为半
主动控制系统 ,同时该系统还可以和其他结构控制系统组合使用 。
关键词 :结构振动控制 ;主动控制 ;半主动控制 ;振动能量回收 ;磁流变阻尼器
中图分类号 :TU352 .1 文献标志码 :A
Structural Vibration Control Based on Energy
Harvesting in Civil Engineering
CHEN Zheng‐
q
ing ,WANG Zhi‐hao
(School of Civil Engineering ,Hunan University ,Changsha 410082 ,Hunan ,China)
Abstract :To make the active and semi‐active vibration control system in civil engineering get rid
of external power supply ,several kinds of structural vibration control systems based on energy
harvesting and utilizing were summarized . On the basis of it , one vibration control system
combing the magnetorheological (MR) damper with energy regeneration was presented ,which
could realize the self‐
p
owered and self‐sensing control . The potential application ,
p
roblem
demanding prompt solution as well as the further research direction of this system were pointed
out at last .The study results show that the system can be regarded as passive control device or
semi‐active control system with different control circuits ,meanwhile ,it can be used to develop
the hybrid control system with other structural control system .
Key words :structural vibration control ;active control ;semi‐active control ;vibration energy har‐
vesting ;magnetorheological damper
0 引 言
自 Yao
[1]
1972 年提出结构振动控制的概念以
来 ,结构振动控制在过去的 30 多年得到了长足的发
展
[2‐4]
。 结构振动控制可分为被动控制 、主动控制 、
半主动控制和混合控制 。 被动控制不需要外界提供
能量 ,而依靠结构构件之间 、结构与辅助系统之间相
互作用消耗能量 ,从而达到减振的目的 。 主动控制
是在有外加能源供给情况下 ,根据结构控制模型 、传
感器测量信息及特定的主动控制算法 ,设计主动控
制器对结构施加实时主动控制力 。 半主动控制是通
过跟踪主动控制力 ,以较小的能量对控制状态进行
切换 ,以获得较好的控制效果 ,其控制效果的上限取
决于其相应的主动控制 。 混合控制是与不同的控制
方法相结合 ,充分发挥各自的优点 ,使主动控制提供
较小的控制力就可以有效地减小结构的振动 。