Evaluation and optimization of parallel hybrid active dynamic vibration absorbers: Fid-Bau Portal

Evaluation and optimization of parallel hybrid active dynamic vibration absorbers

Watanabe, T. / Yoshida, K.

Die Schwingungsdämpfung ist besonders bei Hochhäusern wichtig, wo Windstöße und Erdbeben schädliche Auslenkungen verursachen können. Bei der passiven Schwingungsdämpfung wird eine Masse mit einer Feder und einem passiven Dämpfungsglied auf der obersten Ebene des Gebäudes befestigt. Die optimalen Federkonstanten und Dämpfungskonstanten können nach der Einstellformel von Den Hartog berechnet werden. Bei der aktiven Schwingungsdämpfung wird die Position der Masse mit Hilfe eines Motors geregelt. Das Hochhaus wurde mit einem System von drei Freiheitsgraden modelliert. Das Gebäude steht auf Rollen und die Störung wirkt auf die unterste, massenfreie Ebene. Die Rückführungskoeffizienten des Zustandsreglers wurden durch Minimieren einer quadratischen Fehlerfunktion (gewichtet mit der Leistung des Stellgliedes) abgeleitet. Wenn sowohl aktive als auch passive Schwingungsdämpfung verwendet wird, können die optimalen Werte der Federkonstante, des Dämpfungsfaktors und des Gewichtungsfaktors der Leistung des Stellgliedes iterativ so optimiert werden, daß die Stelleistung minimiert wird. Die Stellkraft sinkt mit zunehmender Benutzung der passiven Elemente gegenüber der nur aktiven Dämpfungsregelung. Die Kraft hängt eher von der Federkonstante als vom Dämpfungsfaktor ab. Die Schwingungsregelung wurde bei weißen Rauschen und bei realistischen Erdbebendaten simuliert.