淺論結構主動控制

摘 要主動控制是一項積極主動的智能化措施，是根據外界激勵和結構響應預估所需的控制力，從而輸入能量驅使作動器施加控制力或調節控制器性能參數，達到減震效果。主要論述主動控制的構成與分類、運動方程與狀態方程、常用的控制算法以及主動控制在工程中的應用，并闡述主動控制的發展概況和發展趨勢。

關鍵詞 主動控制；構成；運動方程；狀態方程

中圖分類號：TH113.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）03－0116-03

Discussion on Structure Active Control//Liang Yanbo

Abstract The paper expounds the construction and classification of active control， sport and state equation， calculation method of normal controlling as well as the application in the project， and sets forth the outline and trend for future development.

Key words active control; construct; sport equation; state equation

Author's address Fushun Vocational Technology Institute， Fushun， Liaoning 113006

主動控制就是在振動控制過程中，根據檢測的振動信號，應用一定的控制策略，經過實時計算，通過驅動作動器對控制目標施加一定的影響，達到抑制或消除振動的目的。主動控制是一種以動制動的控制方式，又稱有源控制[1]，它可對任意結構進行控制，具有極強的適應性和調節性，可通過動態修改系統結構參數實現高水平的振動控制。

對機械振動進行主動控制方面的嘗試已有30多年的歷史，但早期進展緩慢。振動主動控制研究包括控制的目標函數、控制器的設計和施加控制力的方法等。近年來，隨著信息技術、測控技術的發展，振動主動控制技術有了長足的進步，一些控制方法和相應的測控系統正日趨成熟，并開始在航天、航空、機械和土木工程領域得到成功的應用。

1 振動主動控制在結構中發展概況及構成與分類

振動主動控制裝置的雛形可追溯到19 世紀20年代出現的采用電磁閥控制的緩沖器振動。主動控制技術的研究始于20 世紀50 年代末期。20 世紀70 年代振動主動控制研究進入廣泛探索階段。20 世紀80年代后，隨著科學技術的迅速發展，振動主動控制技術進入蓬勃發展階段，用以提高抗震性能面上和舒適性的高撓性大型土木工程結構振動的主動控制，及用以提高平穩性和舒適性的車輛主動和半主動控制等方面，得到進一步發展[2]。

主動控制根據控制律是否依賴結構響應或外界激勵可分為閉環控制、開環控制和開閉環控制。目前，研究和工程應用較多的是閉環控制。3類控制可用圖1系統框圖來表示。

根據控制器的不同，主動控制又有主動調頻質量阻尼器（簡稱AMD或A-TMD）、主動拉索和主動支撐之分。

2 振動主動控制運動方程與狀態方程[3][4]

如圖2所示，對于典型支撐式AMD系統，圖中：1為受微機和伺服系統控制的作動器；2為質量塊，質量為mT；3為AMD的彈簧系統，彈簧剛度為kT；4為AMD的阻尼系統，粘阻系數為cT。由動靜法寫出每個質量塊mT的運動方程：

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