输电塔的风振控制研究

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1、2009年8月Aug．2009第37卷第4期(总第203期)Vo1．37No．4(Ser．No．203)输电塔的风振控制研究ResearchonWind—inducedVibrationControlofTransmissionTower孔伟，代晓光，杨振伟(东北电力大学，吉林吉林132012)摘要：鉴于输电塔是一种对风荷载非常敏感的结构，容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的倒塌破坏。为此，从现代控制理论出发，将设置有粘弹性阻尼器的结构作为控制系统，建立其数学模型及状态方程，施加模拟的风荷载，在SIMULINK环境下进行动态仿真，得到

2、受控结构在风荷载作用下的动态反应，然后将受控结构与无控结构的塔顶质点的动力响应进行比较。结果表明，粘弹性阻尼器可以有效减小输电塔的振动反应，SIMUIINK提高了输电塔风振控制仿真的质量和效率。关键词：风振控制；输电塔；粘弹性阻尼器；SIMUuNK；动态仿真Abstract：Transmissiontowerisastructurethatisverysensitivetowindload，andisliabletoinducevibrationfatiguedamageandcollapsedamageinextremecondi

3、tions．Therefore，accordingtothemoderncontroltheoryandregardingstructurewithviscoelasticdampersasacontrolsystem，itsmathematicalmodelandstateequationimposedbywindloadareestablished．DynamicsimulationinSIMULINKenvironmentiscarriedout，andthedynamicresponsesofthecontrolledstr

4、uctureareobtained，andthentheoverheadparticle’Sdynamicresponsesofthecontrolledstructureandnon—controlledstructurearecompared．TheresultshowsthattheviscoelasticdamperscaneffectivelyreducetheresponsesoftransmissiontowerandSIMULINKcanimprovequalityandefficiencyofwind—induce

5、dvibrationcontrolsimulationoftransmissiontower．Keywords：windvibrationcontrol；transmissiontower；viscoelasticdampers；SIMUIINK；dynamicsimulation中图分类号：TM753文献标志码：A文章编号：1009—5306(2009)04—0018—04输电塔的高柔特性使得它对风荷载尤其敏感，器进行控制是一种简便实用的方法，在输电塔振动容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的倒塌破坏，控制中具有广泛的应用前景。粘弹性

6、阻尼器依靠结输电塔风振控制通过改变或调整结构的动力特性或构之间发生的位移来耗散能量，不仅在微小的位移动力作用，以减小工程结构振动反应，从而达到对输时能起作用，而且结构简单、材料经济、体积小。典型电塔的有效控制，所以，输电塔的风振控制显得极其的粘弹性阻尼器如图1所示。重要。利用计算机仿真得到输电塔的风振响应，分析系统特性，进而可以对新建铁塔提出科学评估和改进方案，因此，进行输电塔的动态仿真和动力分析，成为提高质量、保证工作可靠性的重要手段。下面从输电塔受控系统分析模型人手，研究输电塔风振控制仿真。1输电塔受控系统的分析模型图1粘弹性阻

7、尼器构成常用Kelvin模型来描述粘弹性阻尼器力学性1．1粘弹性阻尼器能。Kelvin模型是由弹簧元件和阻尼元件相互并目前对结构的控制方法很多，采用粘弹性阻尼联而成，如图2所示。粘弹性阻尼器的等效刚度k收稿日期：2009—06—08作者简介：孔伟(1965一)，女．教授，从事输电线路工程方面的教学与科研工作。·18·2009年8月吉林电力Aug．2009第37卷第4期(总第203期)JilinElectricPowerVo1．37No．4(Ser．No．203)器的等效阻尼矩阵和等效刚度矩阵。2输电塔风振控制仿真SIMULINK用于

8、动态系统的建模、仿真和综合分析，提供了集成化的图形环境，它具有直观、简便、易于理解的的特点。该软件以MATLAB为操作平图2Kelvin模型台可以用于模拟线性和非线性系统连续和离散时间和等效阻尼fd为：系统以及两者混合系统的动态变化过