Luận Văn Chống dao động cho công trình bằng kỹ thuật điều khiển chủ động

Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ hai về
Sự cố và hư hỏng công trình Xây dựng


CHỐNG DAO ĐỘNG CHO CÔNG TRÌNH
BẰNG KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CHỦ ĐỘNG

ACTIVE CONTROL OF STRUCTURE VIBRATIONS

ThS. Ngô Vi Long
Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

ABSTRACT: In our century, controls of structure vibrations now become a domain more and more interested, and technolodgy of vibration control of structures makes a lot of new progresses. In this paper, we want to introduce some lines about the tehnolodgy of active control of structure vibration. Based on the information about input and output of structure system, a control force(s) is actively entered in the system to change the dynamic parameters of structures and/or external loads, in order to reduce vibration.
TỪ KHÓA: Điều khiển, giảm chấn, chủ động, thụ động, thích nghi, phản hồi.
1. MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, nhiều công trình trên thế giới đã áp dụng kỹ thuật chống dao động bằng các giảm chấn thụ động. Nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật này là tiêu hao năng lượng dao động của công trình trong các thiết bị giảm chấn gắn thêm vào công trình. Các thiết bị này hoạt động được cũng nhờ vào chính năng lượng dao động của công trình.
Cho đến đầu những năm 90 của thế kỷ 20, trên thế giới bắt dầu xuất hiện những công trình sử dụng các thiết bị giảm chấn chủ động, hoạt động được nhờ các nguồn năng lượng bên ngoài độc lập. Kỹ thuật điều khiển chủ động có những ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật điều khiển bị động. Dưới đây, chúng tôi xin giới thiệu một số nét về kỹ thuật điều khiển chủ động .
2. PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG–VAI TRÒ CỦA LỰC ĐIỀU KHIỂN
Giả sử chúng ta xem xét một hệ một bậc tự do như hình 1, phương trình chuyển động của hệ có dạng:

trong đó :
m - khối lượng của hệ.
C - độ giảm chấn của hệ.
K - độ cứng của hệ.
f - ngoại lực tác dụng lên hệ.
v - chuyển vị của khối lượng m.
Để điều khiển dao động của khối lượng m, chúng ta có thể thay đổi các tham số động học của hệ : m, C, K hoặc/và ngoại lực tác dụng lên hệ f :
Khi xem xét ảnh hưởng đối dao động của hệ, ta thấy sự thay đổi khối lượng chỉ làm thay đổi vị trí của đỉnh cộng hượng trên thang tần số, mà không làm thay đổi giá trị đỉnh cộng hưởng trong cả hai trường hợp hệ chịu tải trọng bên ngoài và dao động nền.
Thay dổi độ cứng sẽ dịch chuyển vị trí đỉnh cộng hưởng cũng như làm thay đổi giá trị chuyển vị của dao động trong trường hợp hệ chịu tải trọng, song không làm thay đổi giá trị đỉnh cộng hưởng trong trường hợp hệ chịu dao động nền.
Việc tăng độ giảm chấn của hệ sẽ làm suy giảm giá trị đỉnh cộng hưởng trong cả hai trường hợp chịu tải ngoài và dao động nền.[2],[5].
Trong kỹ thuật điều khiển chủ động, tất cả các thay đổi đó đều có thể đạt được thông qua một lực điều khiển r. Để tạo ra lực điều khiển này, chúng ta có thể gắn thêm một thiết bị giảm chấn khối lượng chủ động(active mass damper AMD), sử dụng khối lượng phụ m1 như hình vẽ 2, nối với khối lượng m thông qua một động cơ.