Active vibration control techniques using inertial‐mass actuators have gained some level of acceptance in civil structures. Recent research indicates the effectiveness of this technique in mitigation of human‐induced excitation in pedestrian structures such as floors and footbridges. However, there are some drawbacks associated with the use of inertial‐mass actuators which needs to be dealt with. One of the main disadvantages of using inertial actuators is their stroke saturation non‐linearity. When the stroke saturation phenomenon happens, excessive movement of inertial mass along the stroke hits the ends of actuator and can destabilize the system or even damage the actuator. This paper presents a novel velocity feedback control strategy to robustly prevent stroke saturation of inertial actuator. Two inner loops are added into a direct velocity feedback (DVF) control loop. First inner loop is a proportional‐derivative (PD) controller based on the measured displacement of inertial mass. The second inner loop is implemented as a DVF gain modifier based on the actuator mass displacement over‐range. This adaptively reduces the DVF gain, by an amount proportional to the over‐range by displacement ratio, when inertial mass displacement is predicted to exceed the certain limit. Theoretical and experimental study of the control strategy is examined on a laboratory scale floor structure using an inertial‐mass actuator. Both the results demonstrate the effectiveness of the proposed control strategy. The displacement of actuator's mass is kept within the stroke limits while satisfactory control performance is maintained.

中文翻译：

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防止用于地板结构主动振动控制的惯性执行器的行程饱和

使用惯性质量执行器的主动振动控制技术已在民用建筑中获得一定程度的认可。最近的研究表明，该技术在缓解人为建筑物和人行天桥等行人结构中的激励方面是有效的。但是，使用惯性质量执行器存在一些缺点，需要解决。使用惯性执行器的主要缺点之一是其行程饱和非线性。当发生冲程饱和现象时，惯性质量沿冲程的过度运动会撞击执行器的末端，并可能使系统不稳定，甚至损坏执行器。本文提出了一种新颖的速度反馈控制策略，可以有效地防止惯性执行器的行程饱和。将两个内部回路添加到直接速度反馈（DVF）控制回路中。第一个内部回路是一个比例微分（PD）控制器，基于所测量的惯性质量位移。第二个内部回路根据执行器质量排量超范围而实现为DVF增益修改器。当预测惯性质量位移超过某个极限时，这会自适应地将DVF增益降低一个与位移比超出范围成比例的量。使用惯性质量执行器在实验室规模的地板结构上对控制策略的理论和实验研究进行了研究。两项结果都证明了所提出的控制策略的有效性。执行器质量的位移保持在行程极限之内，同时保持令人满意的控制性能。第一个内部回路是一个基于测得的惯性质量位移的比例微分（PD）控制器。第二个内部回路根据执行器质量排量超范围而实现为DVF增益修改器。当预测惯性质量位移超过某个极限时，这会自适应地将DVF增益降低一个与位移比超出范围成比例的量。使用惯性质量执行器在实验室规模的地板结构上对控制策略的理论和实验研究进行了研究。两项结果都证明了所提出的控制策略的有效性。执行器质量的位移保持在行程极限之内，同时保持令人满意的控制性能。第一个内部回路是一个基于测得的惯性质量位移的比例微分（PD）控制器。第二个内部回路根据执行器质量排量超范围而实现为DVF增益修改器。当预测惯性质量位移超过特定极限时，这会自适应地将DVF增益降低，​​降低的幅度与位移比例超出范围成比例。使用惯性质量执行器在实验室规模的地板结构上对控制策略的理论和实验研究进行了研究。两项结果都证明了所提出的控制策略的有效性。执行器质量的位移保持在行程极限之内，同时保持令人满意的控制性能。