[发明专利]系统识别方法及自补偿调谐质量阻尼器

说明书

本发明提供了一种系统识别技术及自补偿调谐质量阻尼器，其包括：系统识别与频率补偿装置、阻尼补偿装置、健康监测与控制装置；本发明的调谐质量阻尼器的频率可通过系统识别与频率补偿装置进行调节，以实现调谐质量阻尼器竖向频率的调优；本发明用电涡流阻尼代替传统的黏滞阻尼，从而能够提高阻尼器的稳定性和耐久性，简化阻尼器的设计；本发明的阻尼力可由阻尼补偿装置调节，以提高阻尼器的减振效果；本发明中主结构及调谐质量阻尼器的实时振动信号由健康监测与控制装置实时储存、传输及分析，从而确保主结构及调谐质量器的正常工作及安全性。

技术领域

本发明属于土木工程、振动控制技术领域，具体涉及一种系统识别技术及自补偿调谐质量阻尼器。

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，如粘滞阻尼器的退化、弹簧的锈蚀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，使其能实时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。

传统的支撑式调谐质量阻尼器采用液压黏滞阻尼器提供阻尼，在提供阻尼的同时，也会有一定刚度，无法做到刚度与阻尼的完全分离，影响设计分析。而且，液压黏滞阻尼器还存在漏油、不易养护、后期难以调节等问题，增加维护的难度和成本。电涡流阻尼是对液压黏滞阻尼的一大创新。电涡流阻尼器的原理是，导体质量块在运动时切割磁感线，根据法拉第电磁感应原理，在导体内就会产生感应电动势，形成电涡流，将振动能量转化为导体的热量，从而实现振动控制。电涡流阻尼器的优势在于：磁体与导体之间没有直接接触，无摩擦阻尼和磨损；不受温度等环境影响；不存在漏油等状况，易于维护且耐久性好。

现有的电涡流调谐质量阻尼器不能调节自身频率及阻尼力的大小，当结构在风荷载、地震等作用下发生振动时，不合适的恢复力及阻尼力不但会造成阻尼器减振效果的欠佳，甚至可能使阻尼器产生反作用。因此，如何智能地调节阻尼器的恢复力及阻尼力至最佳值，是很值得研究的。

为了正确地补偿调谐质量阻尼器的频率和阻尼，一个很重要的步骤是识别出主结构的自振频率和模态质量，因为调谐质量阻尼器的最优频率和阻尼与这两个参数有关。附加上述调谐质量阻尼器对主结构的频率识别存在干扰，而且识别模态质量是公认的一大难题。因此，如何利用系统识别技术正确地识别出耦合状态下主结构的自振频率与模态质量，是值得深入研究的。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种系统识别技术及自补偿调谐质量阻尼器。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种系统识别技术及自补偿调谐质量阻尼器，其包括：系统识别与频率补偿装置、阻尼补偿装置、健康监测与控制装置。

其中，系统识别与频率补偿装置包括质量块、孔洞、悬臂梁、侧板、步进推拉杆I、步进推拉杆II和底板，底板放置于主结构表面上，底板与侧板固定连接，孔洞位于侧板内，悬臂梁与侧板固定连接，质量块放置于悬臂梁上，步进推拉杆I和步进推拉杆II对称设置在质量块的左右两侧。

阻尼补偿装置包括永磁体、导体板、导磁钢板、步进推拉杆III和步进推拉杆IV，永磁体吸附于质量块上，导体板对称设置于质量块的前后两侧，导磁钢板对称设置于导体板的两侧，步进推拉杆III位于质量块的前侧且与导磁钢板连接，步进推拉杆IV位于质量块的后侧且与导磁钢板连接。