基本概念

结构控制的概念最早是由Kobori和Minai在1960年提出的，美国的T.P.Yao在1972年将现代控制理论应用于结构，确定了主动控制研究的开始。二十几年过去了，结构控制技术得益于如机械、电子、计算机等方面技术的发展，取得了长足的进步。

结构主动控制是将自动控侧科学技术，与结构工程科学技术相结合，实现减轻结构振动的目的。主动控制可以根据人们的期望来调节对结构的振动控制效果，二十多年来，人们对主动控制的研究在逐步深入，从理论分析走向实验研究，又从试验走向应用。理论和试验研究及工程应用均表明：结构主动控制确实能够有效地减小结构地震反应。

AMD主动控制系统

AMD控制系统由测量系统、伺服控制器、计算机、伺服作动器、数据处理、质量、弹簧、阻尼器组成。图1是AMD控制系统示意图。

图1

对结构状态(结构位移、速度)进行在线测量，信号通过传感器和滤波电路，再经过A/D转换，将电压模拟信号转换成电压数字信号，经标度变换，电压数字信号转换为结构的位移、速度；计算机将控制增益矩阵与结构状态向t相乘，计算出控制力；控制力信号经标度变换转换为电压数字信号；启动D/A转换，将电压数字信号转换为电压模拟信号，并输出给伺服控制器.在电液伺服系统中，传感器与伺服油缸联动.传感器的输出电信号与指令信号在伺服控制器中进行比较，其差值经放大后送至电液伺服阀，伺服阀翰出的高压油是随偏差信号的大小和方向变化，因此伺服油缸跟随偏差信号变化。由于系统接成负反馈，伺服油缸活塞的运动使偏差信号趋于零，活塞才停止运动，从而使伺服油缸活塞跟随指令信号。当反馈传感器为位移器时，活塞的位置便按指令变化，构成了位t伺服系统。同样当反馈传感器为力传感器，系统便构成了力伺服系统.本试验采用力伺服系统。

主动控制的应用

在过去十年中，世界各国对主动控制的研究兴趣大大增强了，在这个领域，美国和日本比其它国家领先了一步。主动控制系统可以归纳为质量阻尼器(作动器)类型和非质量阻尼器类型。AMD系统是最流行的质量阻尼器，所建成的质量阻尼器系统都是以提高中小地震以及台风下居住和使用的舒适性为目的的。质量阻尼器还不能够在实际中单独抵抗大地震，因为它需要巨大的质量块和推动它们的巨大能量。己经开发的质量阻尼器系统己将减小结构在横向和扭转方向的复杂振动作为控制目的。非质量阻尼器类型包括主动拉索、主动基础隔震、气体脉冲发生器、主动可变系统(Active Variable System)、空气动力学附件(Aerodynamics Appendage)以及可变动力特性的结构构件和节点。主动拉索和气体脉冲发生器都被设计成为控制力类型。AVS系统可以改变结构的刚度，人们期待它能被开发成为可以减小大地震时地震荷载的非共振类型，这种类型的控制系统可以大大节省能量。与AVS系统相似，空气动力学附件被用来减小风振的强度，以使结构达到非共振的目的。

主动控制在结构上的实际应用主要在日本，第一个成果是1989年在东京Kyobashi Seiwa大楼上安装的AMD系统，后来在日本又建立了多座这样的建筑，具体如表1所示。

表1

研究与发展

转子的振动控制一直是机械工程领域较重要的研究领域，有研究者建立了主动弹支干摩擦阻尼器在线控制转子突加不平衡振动响应的方法，在对实际转子系统参数未知或掌握不准确的情况下，仅根据所测转子的特速和振动信号，利用连续增益调度(GSPI)控制方法，对转子系统突加不平衡响应实施在线控制。

在航空航天工程领域中，对于大柔性结构(如空间站、大型天线、太阳能电池板、光学系统等)的振动控制己受到广泛重视，己成为振动主动控制最活跃的领域。研究的中心问题是提高结构的模态阻尼与减少外扰的影响。新型智能材料及主动结构的出现，为大柔性结构的振动主动控制开辟了新的途径。

在土木工程领域，对于高层建筑及大跨度桥梁等，为保证结构完整性与其他要求(如建筑中人的舒适性等)，都要对随机性外载(如风、地震等)引起的响应进行控制。近年来研制的主动式有阻尼动力吸振器取得了很好的减振效果。由于巨型土木工程振动控制系统大都属于时滞的非定常线性系统，需用实时辨识技术进行在线建模，因此土木工程结构振动自适应控制技术尚需深入研究和探讨。

机械工程领域，对于精密、超精密机床以及精密测量仪器和电子加工设备等，由于对振动的要求极为严格，单纯的被动隔振己不能满足要求，必须采用主动振动控制技术。随着机器人及各种操作手向高速、精密、重载、轻量化方向发展，柔性机械臂的振动控制日益受到重视，己成为机器人学研究领域的另一热点。

在交通运输工程领域内，为改善乘坐品质，需要对车辆进行主动隔振、半主动隔振。车辆悬架振动控制系统的研究和开发是车辆动力学与控制领域的国际性前沿课题。