第五届土木工程防灾减灾青年学者学术会议

斜拉索因低阻尼与高柔性，易在风雨激励下产生大幅振动，导致疲劳损伤并威胁结构安全。为兼顾主动控制的高性能与传统装置的能耗限制，本文提出负刚度-能量采集电磁阻尼（NS-EHEMD）新型减振系统。装置由负刚度组件与电磁阻尼组件组成：负刚度力可提供类似主动控制的滞回特性，电磁阻尼器则通过磁体与线圈相互作用实现阻尼并回收能量，为系统供能。基于此构建了 NS-EHEMD 控制系统，并利用有限元方法验证其结构可行性与参数特性。同时，本文建立了稀疏进化算法（SEA）输出反馈优化方法，结合增益稀疏化与 Adam 自适应优化，可在大幅减少传感器数量的情况下保持接近 LQR 的控制性能。相比状态反馈 LQR，SEA 在传感器数量减少 94% 的条件下仍能获得一致的振动抑制效果。以一根 122 m 实桥斜拉索为研究对象，在实测风荷载作用下评估 NS-EHEMD 的性能。结果显示，该系统的减振效果接近主动控制，优于半主动 EHEMD；其平均能量采集效率约 30.70%，为传统 EHEMD 的 2.5 倍。