Page 200 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 39 卷第 2 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 2
2026 年 2 月 Journal of Vibration Engineering Feb. 2026

单 驱 动 型 双 转 子 作 动 器 对 桥 梁 风 致 涡 振 的

主 动 控 制 研 究

孙洪鑫， 丁 力， 罗一帆

（湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201）

摘要：本文以双转子作动器为基础，提出了一种单驱动型双转子作动器主动控制装置，主要由质量块、空间传动齿轮组、电机
和控制器组成，将齿轮带动转子旋转时产生的离心力作为结构主动控制力，以减小结构振动。为研究单驱动型双转子作动器
的减振性能，建立了单驱动型双转子作动器的力学模型、单自由度结构与单驱动型双转子作动器的运动方程。分析了单驱动
型双转子作动器与传统 AMD 的能耗需求，并以传统 TMD 为参照目标，设计了单驱动型双转子作动器的尺寸，得到单驱动型
双转子作动器的位移放大系数，分析自由振动和简谐激励作用下单驱动型双转子作动器的主动控制减振效果。以某大桥风
致 涡 激 振 动 为 背 景， 数 值 仿 真 了 单 驱 动 型 双 转 子 作 动 器 对 涡 振 的 控 制 效 果 。 结 果 表 明 ， 单 驱 动 型 双 转 子 作 动 器 比 传 统
AMD 具有更低的功率需求，比传统 TMD 具有更好的减振效果。
关键词： 结构振动；离心力；单驱动型双转子作动器；AMD；减振性能
中图分类号：TB123 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202402012

Active control performance based on single drive twin rotor actuator
for wind-induced vortex vibration of bridges

SUN Hongxin，DING Li，LUO Yifan
（Hunan Provincial Key Laboratory of Structural Engineering for Wind Resistant and Vibration Control，
Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China）

Abstract：Based on the background of the twin rotor actuator，this paper proposes a single drive twin rotor actuator active control device，
which is mainly composed of a mass，a space transmission gear set，a motor and a controller，and the centrifugal force generated when the
rotor is driven by the gear is used as the active control force of the structure to reduce the structural vibration. In order to study the vibration
damping performance of single drive twin rotor actuator，the mechanical model，single-degree-of-freedom structure and motion equation of
single drive twin rotor actuator were established. The energy consumption requirements of the single drive twin rotor actuator and the traditional
AMD are analyzed，and the size of the single drive twin rotor actuator is designed with the traditional TMD as the reference target，the
displacement amplification coefficient of the single drive twin rotor actuator is obtained，and the active control and damping effect of the single
drive twin rotor actuator under the action of free vibration and simple harmonic excitation are analyzed. Taking the wind-induced vortex-
induced vibration of a bridge as the background，the effect of a single drive twin rotor actuator on the vortex vibration is numerically simulated.
The results show that the single drive twin rotor actuator has lower power requirements than traditional AMD and has better vibration damping
effect than traditional TMD.

Keywords：structural vibration；centrifugal force；single drive twin rotor actuator；active mass damper；vibration damping performance

土木结构在受到各类外界激励时，容易产生大 在 传 统 主 动 质 量 阻 尼 器（ active mass damper，
幅振动，影响结构的使用寿命。目前，在振动控制领 AMD）领域，大多采用液压系统和电机伺服系统作
域，调谐类阻尼器 [1-4] 是最常用的土木结构减振装置 为 驱 动 机 构 。 在 国 外 土 木 工 程 应 用 领 域 方 面，
之 一 。 为 了 改 善 被 动 调 谐 质 量 阻 尼 器（ tuned mass AIZAWA 等 [5] 在 小 比 例 四 层 钢 框 架 模 型 顶 层 设 置
damper，TMD）控制形式单一、调谐频率带宽窄的问 AMD 系统；SOONG 等 [6] 研究了 1∶4 钢框架模型顶
题，国内外众多学者提出了结构主动质量阻尼器。 层设置 AMD 系统的主动控制试验；TU 等 [7] 开展了

收稿日期：2024-02-14；修订日期：2024-05-17
基金项目：国家自然科学基金资助项目（52478514，52308001）