本文選題：磁流變阻尼器 + PID控制��； 參考：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：磁流變阻尼器(Magnetorheological Fluid Dampers,簡(jiǎn)稱MRFD)具有性能穩(wěn)定、易于控制、響應(yīng)速度快且出力大等優(yōu)點(diǎn),是一種在建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制擁有廣闊前景的新型減震裝置。PID控制算法是振動(dòng)控制中常用的控制算法,但PID控制缺乏自我調(diào)節(jié)能力,這也降低了其控制效果,因此研究基于磁流變阻尼結(jié)構(gòu)的PID控制算法具有重要的意義。本文研究了磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)過(guò)程,PID控制算法的優(yōu)化以及阻尼器在建筑中的優(yōu)化布置三個(gè)方面,主要的研究成果如下:(1)從阻尼器的材料、尺寸、磁路三個(gè)方面介紹本課題組自主研制的最大行程320mm、最大出力為20kN的剪切閥式磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)過(guò)程。對(duì)阻尼器進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,獲得磁流變阻尼器的阻尼力與加載幅值、頻率及電流的關(guān)系,確定阻尼器的力學(xué)性能參數(shù)。(2)提出采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)PID控制進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的策略和采用模糊控制優(yōu)化PID控制的策略,優(yōu)化后的PID算法可根據(jù)地震加速度和結(jié)構(gòu)自身的狀態(tài)對(duì)其控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié),提升PID算法的振動(dòng)控制效果。(3)將本文提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PID控制、模糊控制優(yōu)化PID控制與傳統(tǒng)PID控制三種算法進(jìn)行對(duì)比。三種控制算法用于某安裝有磁流變阻尼器的九層框架結(jié)構(gòu)的仿真分析中,仿真結(jié)果表明:在結(jié)構(gòu)位移的控制效果上,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PID控制和模糊控制優(yōu)化PID控制均比傳統(tǒng)PID控制算法有明顯提升;在結(jié)構(gòu)加速度的控制效果上,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PID控制的提升更加明顯。(4)為提高磁流變阻尼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性,改進(jìn)了振型組合的性能指標(biāo)的阻尼器優(yōu)化布置方案,并與性能指標(biāo)增量法確定的優(yōu)化布置方案進(jìn)行對(duì)比,仿真實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于結(jié)構(gòu)的位移和加速度的控制上,改進(jìn)振型組合的性能指標(biāo)法優(yōu)化效果均優(yōu)于性能指標(biāo)增量法,該性能指標(biāo)切實(shí)有效。
[Abstract]:Magnetorheological Fluid dampers (MRFDs) have the advantages of stable performance, easy control, fast response speed and large force. Pid control algorithm is a new kind of vibration absorber with broad prospect in the vibration control of building structure. It is a commonly used control algorithm in vibration control. However, the PID control lacks the ability of self-regulation, which also reduces its control effect. Therefore, it is of great significance to study the PID control algorithm based on Mr damping structure. In this paper, the design process of magnetorheological damper is studied. The optimization of pid control algorithm and the optimal layout of damper in building are studied. The main research results are as follows: 1) the material and size of the damper, This paper introduces the design process of the shear valve magnetorheological damper with maximum stroke of 320mm and maximum force of 20kN developed by our group from three aspects of magnetic circuit. The mechanical properties of the damper are tested, and the relationship between the damping force and the loading amplitude, frequency and current of the Mr damper is obtained. Determining the mechanical performance parameters of damper. (2) the strategy of optimizing and improving PID control by neural network and the strategy of optimizing PID control by fuzzy control are put forward. The optimized PID algorithm can adjust the control parameters in real time according to the seismic acceleration and the state of the structure itself, and improve the vibration control effect of the PID algorithm. (3) the neural network proposed in this paper is used to optimize the PID control. Three algorithms of fuzzy control optimization PID control and traditional PID control are compared. Three control algorithms are applied to the simulation analysis of a nine-story frame structure with magneto-rheological damper. The simulation results show that the control effect of the displacement of the structure is obtained. Neural network optimal PID control and fuzzy control optimal PID control are significantly improved than the traditional PID control algorithm. In order to improve the economy of magnetorheological damping structure, the optimal layout scheme of damper for the performance index of modal combination is improved. Compared with the optimal layout scheme determined by the incremental performance index method, the simulation results show that the improved mode combination performance index method is superior to the performance index increment method in the control of displacement and acceleration of the structure. The performance index is effective.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU311.3

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本文編號(hào)：1985963