结构减摇止摆控制的新方法及ATRID控制系统

This project will systematically summarize the state of the art of Tuned Mass Damper (TMD) control system. Then the limitation of TMD system for Swing motion of suspended structures will be investigated. Furthermore, based on the previously founded research work done by the principal investigator, new approach will be explored for similar structures with rolling and swing motion characteristics. Implement shall be made to the passive swing motion control system and then the Active Tuned Rotary Inertia Damper (ATRID) system will be proposed. The system models will be developed, the characteristics of control forces will be studied as well as its impact factors, the benchmark model will be established, parameter optimization will be studied as well as the control structure interaction. The bench scale experimental system will be developed and tested to investigate its own performance and its effectiveness on structural control. The control algorithm and strategy will be studied and based on the background of practical important project, the design method and feasibility of the ATRID system will be studied. These work will form a sound basis for application of such innovative system into engineering practice.

本项目将系统总结目前已经提出并被大量研究的Tuned Mass Damper (TMD)控制系统的方法和原理，在此基础上深入分析其用于悬吊结构摆振控制的局限性，进而在申请人前期研究工作的基础上，探索悬吊结构摆振及与之具有相似运动规律的工程结构系统减摇止摆控制的新方法及其控制系统。完善被动摆振控制系统的理论体系，提出主动及主被动复合Active Tuned Rotary Inertia Damper (ATRID)控制系统概念，建立系统的计算分析模型，研究系统控制力特征及其影响因素；建立结构摇摆振动控制分析的Benchmark模型，研究控制系统参数优化，研究控制系统与结构摇摆振动的相互作用；研究开发标准比例模型试验系统并进行性能试验和结构摇摆振动控制试验；研究结构减摇止摆控制算法与控制策略，结合典型的重大工程结构对象，研究控制系统的设计方法及实施的可行性，为系统实际应用奠定理论基础。

本项目系统总结了目前已经提出并被大量研究的Tuned Mass Damper (TMD)控制系统的方法和原理，在此基础上深入分析其用于悬吊结构摆振控制的局限性，进而在申请人前期研究工作的基础上，探索悬吊结构摆振及与之具有相似运动规律的工程结构系统减摇止摆控制的新方法及其控制系统。在完善被动摆振控制系统的理论体系基础上，研究提出主动转动惯量驱动控制系统Active Rotary Inertia Driver (ARID)的概念，建立系统的计算分析模型，研究系统控制力特征及其影响因素；建立结构摇摆振动控制分析的Benchmark模型，研究控制系统参数优化，研究控制系统与结构摇摆振动的相互作用；研究开发标准比例模型试验系统并进行性能试验和结构摇摆振动控制试验；研究结构减摇止摆控制算法与控制策略，结合典型的重大工程结构对象，研究控制系统的设计方法及实施的可行性，为系统实际应用奠定理论基础。成果方面，发表SCI论文21篇，EI/中文核心期刊论文7篇，授权中、美、日、欧盟等国发明专利13项，软件著作权6项，应邀作国际学术会议大会报告、特邀及邀请报告20余次，出版学术专著3部（含CRC出版社英文专著1部），主编国际会议大会论文集2部，参编行业、地方标准6部。第一完成人获山东省科学技术进步奖一等奖和中国发明协会发明创业成果奖二等奖各1项。培养毕业博士生2名、硕士研究生7名，培养博士后3名，培养毕业的研究生中有3人获批国家留学基金管理委员会（CSC）“国家建设高水平大学公派研究生项目。