本發(fā)明屬于土木工程、振動控制技術領域，具體為一種半主動調諧液體阻尼器。

背景技術：

在當今社會，調諧液體阻尼器因為有對原建筑結構改動小、施工方便、取材便利、減振控制效果顯著等優(yōu)點而被廣泛關注，并在工程實際中有廣泛應用。但傳統(tǒng)的調諧液體阻尼器具有對頻率的調諧敏感性的缺點，不僅建筑結構的自身損傷等會影響調諧液體阻尼器的減振效果，某些時候其自身的特性，如液體的揮發(fā)、阻尼網(wǎng)的銹蝕等也會影響其控制效果。而且，設計時結構的自振頻率估計值與其實際自振頻率存在差異。因此，如何實現(xiàn)調諧液體阻尼器的自適應控制，使其能夠調節(jié)自身頻率與結構的頻率相近，以達到良好的減振效果，很有研究價值。

半主動控制屬于參數(shù)控制，利用控制機構來主動調節(jié)結構的內(nèi)部參數(shù)，使結構始終處于最優(yōu)的狀態(tài)。半主動控制與主動控制相比，不需要大量的外部輸入力，只需要少量的外部輸入力來驅動實施作用力的驅動器，盡可能主動利用結構振動響應過程中的相對變形和速度，來實現(xiàn)最優(yōu)控制。半主動控制兼具被動控制簡單易行與經(jīng)濟性的優(yōu)點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半主動調諧液體阻尼器，以克服現(xiàn)有技術中的上述缺點，能夠調節(jié)自身頻率與主結構的頻率相同，以滿足調諧被控結構頻率的要求，從而達到良好的減振效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種半主動調諧液體阻尼器，其特征在于由阻尼器水箱、供調節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

所述阻尼器水箱由箱體i、阻尼網(wǎng)和調諧液體組成；

所述供調節(jié)水箱由箱體ii和供調節(jié)液體組成；

所述伺服控制系統(tǒng)由單片機電路板、加速度傳感器、液位傳感器、水泵i和水泵ii組成。

所述加速度傳感器放置于主結構的頂部，液位傳感器放置于阻尼器水箱內(nèi)。

所述水泵i放置于阻尼器水箱內(nèi)，用于降低調諧液體的液面高度；水泵ii放置于供調節(jié)水箱內(nèi)，用于增高調諧液體的液面高度；

所述單片機電路板接受并處理所述加速度傳感器和液位傳感器的信號后，可一次性精確計算所需調節(jié)的液面高度，并控制所述水泵i或水泵ii一次性完成所述調諧液體的液面高度調節(jié)；

本發(fā)明中，所述半主動調諧液體阻尼器安裝于主結構的頂部。

本發(fā)明中，所述調諧液體和供調節(jié)液體可為水、硅油等。

本發(fā)明中，所述主結構發(fā)生水平向振動時，調諧液體與阻尼網(wǎng)摩擦產(chǎn)生阻尼，消耗能量。

本發(fā)明中，所述阻尼網(wǎng)材質可為銅、鐵等，數(shù)量可根據(jù)實際工程而定，可為1～5片。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益技術效果：

本發(fā)明的半主動調諧液體阻尼器，調諧液體的液面高度可通過伺服控制系統(tǒng)進行精確調節(jié)，且無須實時調節(jié)，僅在選定時段進行即可，所需供電量小，能夠精確調節(jié)調諧液體阻尼器頻率與主結構頻率相同；并能簡化結構的抗風和抗震的分析設計，采用調諧液體與阻尼網(wǎng)摩擦提供阻尼力，無需外界提供能源。具有耐久性好、減振效果良好、安裝簡單和操作便捷等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的半主動調諧液體阻尼器立面圖；

圖2是本發(fā)明的阻尼器水箱立面圖；

圖3是本發(fā)明的供調節(jié)水箱立面圖；

圖4是本發(fā)明的伺服控制系統(tǒng)示意圖；

圖中標號：1-主結構，2-半主動調諧液體阻尼器，3-箱體i，4-阻尼網(wǎng)，5-箱體ii，6-控制電路板，7-加速度傳感器，8-液位傳感器，9-水泵i，10-水泵ii，11-調諧液體，12-供調節(jié)液體。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的半主動調諧液體阻尼器由阻尼器水箱、供調節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)組成，其中：

如圖2所示，所述阻尼器水箱由箱體i(3)、阻尼網(wǎng)(4)和調諧液體(11)組成；

如圖3所示，所述供調節(jié)水箱由箱體ii(5)和供調節(jié)液體(12)組成；

如圖4所示，所述伺服控制系統(tǒng)由控制電路板(6)(本實施具體選用單片機電路板實現(xiàn))、加速度傳感器(7)、液位傳感器(8)、水泵i(9)和水泵ii(10)組成。

所述的半主動調諧液體阻尼器，其特征在于，所述加速度傳感器(7)放置于主結構(1)的頂部，用于測量主結構(1)頂部的水平振動加速度；液位傳感器(8)放置于阻尼器水箱內(nèi)(具體設置于水箱底部)，用于測量調諧液體(11)的液面高度；所述水泵i(9)放置于阻尼器水箱內(nèi)，用于將調諧液體(11)抽往供調節(jié)水箱，即降低阻尼器水箱中的調諧液體(11)的液面高度；水泵ii(10)放置于供調節(jié)水箱內(nèi)，用于將供調節(jié)液體(12)抽往阻尼器水箱，即增高阻尼器水箱中的調諧液體(11)的液面高度；所述控制電路板(6)接受并處理所述加速度傳感器(7)和液位傳感器(8)信號后，可一次性精確計算所需調節(jié)的液面高度，并控制所述水泵i(9)或水泵ii(10)一次性完成所述調諧液體(11)的液面高度調節(jié)。

進一步地，所述調諧液體(11)和供調節(jié)液體(12)可為水、硅油等。

所述主結構(1)發(fā)生水平向振動時，調諧液體(11)與阻尼網(wǎng)(4)摩擦產(chǎn)生阻尼，消耗能量。進一步地，所述阻尼網(wǎng)(4)的設置方式為：與箱體i(3)固定連接，根據(jù)阻尼網(wǎng)的數(shù)目等間距布置。如此，更好地利用調諧液體(11)與阻尼網(wǎng)(4)之間產(chǎn)生摩擦提供阻尼力。所述阻尼網(wǎng)(4)材質可為銅、鐵等，數(shù)量可根據(jù)實際工程而定，可為1～5片。

本發(fā)明可僅在選定的時段啟動所述伺服控制系統(tǒng)進行所述調諧液體(11)的液面高度調節(jié)，而不必實時啟動。

這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說，實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種半主動調諧液體阻尼器，包括阻尼器水箱、供調節(jié)水箱及伺服控制系統(tǒng)。其中：阻尼器水箱由箱體I、阻尼網(wǎng)和調諧液體組成；供調節(jié)水箱由箱體II和供調節(jié)液體組成；伺服控制系統(tǒng)由單片機電路板、加速度傳感器、液位傳感器、水泵I和水泵II組成。調諧液體阻尼器的頻率由調諧液體的液面高度確定。本發(fā)明的調諧液體的液面高度可通過伺服控制系統(tǒng)進行調節(jié)，以實現(xiàn)調諧液體阻尼器頻率的精確控制。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能實現(xiàn)調諧液體阻尼器頻率的精確調節(jié)，提高減振效果，簡化阻尼器的設計，且阻尼裝置控制效果好，結構簡單，易于維護安裝，耐久性好等。

技術研發(fā)人員：王梁坤;施衛(wèi)星;張全伍;劉念;章儀青;楊悅
受保護的技術使用者：同濟大學
技術研發(fā)日：2017.04.07
技術公布日：2017.07.07