基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法.pdf

本发明提供一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其包括以下步骤：建立结构CS-APTMD系统力学模型；建立结构CS-APTMD系统动力学方程；运用基因遗传算法对CS-APTMD进行优化计算；通过比较，选取最优组合参数设计一种新型主被动调谐质量阻尼器。本发明优越之处在于CS-APTMD的有效性和APTMD的有效性几乎相同，但CS-APTMD的冲程显著小于APTMD的冲程。

1.  一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤一，建立结构CS-APTMD系统力学模型：由结构自身的质量m_s、阻尼c_s和刚度k_s，在单个调谐质量阻尼器TMD的基础上又串联增加一个小质量块，并施以一定的驱动力；在结构质量块与小质量块之间添加一个线性附加阻尼器；然后建立结构基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器系统，即结构CS-APTMD系统的力学模型；
步骤二，建立结构CS-APTMD系统动力方程：根据结构动力学原理，对结构及调谐质量阻尼器TMD、主动调谐质量阻尼器ATMD进行受力分析，建立结构CS-APTMD系统动力方程；
步骤三，对结构CS-APTMD系统进行振动控制参数的优化；
步骤四，设计优化的CS-APTMD：通过比较结构，考虑控制的有效性和阻尼系统冲程控制的有效性，选择最优组合参数，参照原结构的参数设计优化的CS-APTMD，用于控制结构振动。

2.  根据权利要求1所述的基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，所述步骤一是将结构作为一个单自由度质点，根据其材料特点确定其阻尼c_s和刚度k_s，将一个TMD装置在结构上，再将一个ATMD装置在TMD上，以一主动力u_t(t)控制，在ATMD与结构之间添加一个阻尼为c_L的线性附加阻尼器；以此构成结构CS-APTMD系统。

3.  根据权利要求2所述的基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于：所述步骤二建立结构CS-APTMD系统的动力方程表示为下式：
ms[x··g(t)+y··s]+csy·s+ksys-cTy·T-kTyT-cL(y·T+y·t)=0]]>
mT[x··g(t)+y··s+y··T]+cTy·T+kTyT-cty·t-ktyt=-ut(t)]]>
mt[x··g(t)+y··s+y··T+y··t]+cty·t+ktyt+cL(y·T+y·t)=ut(t)]]>
式中，为地震地面运动加速度；y_s为结构相对于基底的位移；y_T为TMD—即大质量块—相对于结构的位移；y_t为ATMD—即小质量块—相对于结构的位移；m_s、c_s和k_s分别为结构的受控振型质量、阻尼和刚度；m_T、c_T和k_T分别为TMD质量、阻尼和刚度；m_t、c_t和k_t分别为ATMD质量、阻尼和刚度；c_L为线性附加阻尼器的阻尼；u_t(t)为作用于TMD和 ATMD之间的主动控制力。

4.  根据权利要求3所述的基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，所述步骤三对CS-APTMD进行振动控制优化设计为：
结构CS-APTMD系统的位移y_s动力放大系数为：
DMFHs=|ωs2Hs(-iω)X··g|=|R‾e(λ)+I‾m(λ)iRe(λ)+Im(λ)i|=[R‾e(λ)]2+[I‾m(λ)]2[Re(λ)]2+[Im(λ)]2]]>
TMD冲程y_T的动力放大系数为：
DMFHT=|ωs2HT(-iω)X··g|=|R‾eT(λ)+I‾mT(λ)iReT(λ)+ImT(λ)i|=[R‾eT(λ)]2+[I‾mT(λ)]2[ReT(λ)]2+[ImT(λ)]2]]>
ATMD冲程y_t的动力放大系数为：
DMFHt=|ωs2Ht(-iω)X··g|=|R‾et(λ)+I‾mt(λ)iRet(λ)+Imt(λ)i|=[R‾et(λ)]2+[I‾mt(λ)]2[Ret(λ)]2+[Imt(λ)]2]]>
式中：
R‾e(λ)=M+E11μTfT2+2E12(μTξTfT+μtξLft)λ-2E22μtξLftλ]]>
I‾m(λ)=N+E12μTfT2-2E11(μTξTfT+μtξLft)λ+2E21μtξLftλ]]>
Re(λ)=M(-λ2+1)+2Nξsλ-F11μTfT2-2F12(μTξTfT+μtξLft)λ+2F22μtξLftλ]]>
Im(λ)=N(-λ2+1)-2Mξsλ-F12μTfT2+2F11(μTξTfT+μtξLft)λ-2F21μtξLftλ]]>
R‾eT(λ)=E11Re(λ)-E12Im(λ)+F11R‾e(λ)-F12I‾m(λ)]]>
I‾mT(λ)=E12Re(λ)+E11Im(λ)+F12R‾e(λ)+F11I‾m(λ)]]>
R_eT(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mT(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
R‾et(λ)=E21Re(λ)-E22Im(λ)+F21R‾e(λ)-F22I‾m(λ)]]>
I‾mt(λ)=E22Re(λ)+E21Im(λ)+F22R‾e(λ)+F21I‾m(λ)]]>
R_et(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mt(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
E11=-λ2+(1+η)ft2]]>
E₁₂＝-2[(1+η)ξ_t+ξ_L]f_tλ
F11=[(-λ2+ft2)(1-ηαt)+ηft2(1+αt)]λ2]]>
F₁₂＝{[-2(ξ_t+ξ_L)f_tλ](1-ηα_t)-2ηξ_tf_tλ(1+α_t)}λ²
E21=fT2]]>
E₂₂＝-2(ξ_Lf_t-ξ_Tf_T)λ
F21=[-λ2(1-ηαt)-(-λ2+fT2)(1+αt)]λ2]]>
F22=[-ξLftλ(1-ηαt)+2ξTfTλ(1+αt)]λ2]]>
M=(-λ2+fT2)(-λ2+ft2)-4ξT(ξt+ξL)fTftλ2-ηft2λ2-4ηξLξtft2λ2]]>
N=-2ξTfTλ(-λ2+ft2)-24(ξt+ξL)ftλ(-λ2+fT2)-2ηξLft3λ+2ηξtftλ3]]>
式中：λ为主结构的频率比；f_T为TMD的频率比；f_t为ATMD的频率比；ξ_s为主结构的阻尼比；ξ_T为TMD的阻尼比；ξ_t为ATMD的阻尼比；ξ_L为附加阻尼器的阻尼比；μ_T为TMD与结构的质量比；μ_t为ATMD与结构的质量比；η为TMD与ATMD的质量比；α_t为ATMD的标准化加速度反馈增益系数；优化过程中，根据实际工程，设定λ、μ_T、η的值，选定α_t的范围，对f_T、f_t、ξ_T、ξ_t、ξ_L进行参数优化。

5.  根据权利要求1所述的基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，所述步骤四中定义最优参数评价准则：设置CS-APTMD时结构的最大动力放大系数的最小值的最小化，即RHs=min.min.min.min.min.max.(DMFHs);]]>越小，则装置振动控制有效性就约佳；利用遗传算法进行参数优化，并与APTMD进行比较。

基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法
技术领域
本发明涉及一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器(Active-passive tuned mass damper with controlled stroke，CS-APTMD)设计方法。
背景技术
地震作为严重威胁人类生命财产安全的自然灾害，给人类造成了巨大的灾害，是众多地震多发国之一，例如近几年来发生的汶川地震、日本地震、雅安地震。这些大地震不仅造成了重大的经济损失，还给人们带来了巨大的悲痛和严重的心里伤害。21世纪，随着世界经济的高速发展，人们对工程结构的安全性和防灾性提出了越来越高的要求，要求工程结构在自然灾害(例如强震和台风)突发时能不被破坏，而且要求工程结构在其作用下能够无受损伤。于是我们对工程结构的防灾减灾提出了一些革命性的要求，而结构振动控制技术有望是实现这一防灾减灾革命性要求的根本途径。传统的结构抗震设计一般是通过增强建筑结构自身的强度与刚度来抵抗外荷载的作用，从而达到抗震的效果。所以我们在进行抗震设计时，首先需要准确估计结构所要承受的外部荷载、把握所用材料的特性，并且需要选择合理的设计及分析方法。但是地震荷载的高度不确定性、材料的非线性和使用时性能的变异以及现有结构分析和设计方法的局限性使得结构存在不满足使用功能和安全的要求的可能性。考虑到传统结构抗震设计方法的局限性，业界学者们开始对此不断探求新的方法，结构振动控制的设计方法就是在这种情况下产生并发展的。
结构振动控制是通过采取一定的控制措施以调整建筑结构自身的动力特性或是通过施加外部能量来抵消外荷载作用，从而达到抗震减灾性能。根据是否需要外界能源，结构控制一般可分为以下四类：(1)被动控制系统，一种不需要外部能源的结构控制技术，一般是指在结构的某个部位附加一个子系统，或对结构自身的某些构件做构造上的处理以改变结构体系的动力特性(如，调谐质量阻尼器(TMD)和多重调谐质量阻尼器(MTMD))；(2)主动控制系统，一种需要外部能源的结构控制技术，通过施加与振动方向相反的控制力来实现结构控制，控制力由前馈外激励和(或)反馈结构的动力响应决定；(3)半主动控制系统，一般以被动控制为主，当结构动力反应开始越限时，利用控制机构来主动调节结构内部的参数，使结构参数处于最优状态，所需的外部能量较小；(4)混合控制系统，主动控制和被动控制的联合应用，使其协调起来共同工作，这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点，既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量，又可以利用主动控制系统来保证控制效果，例如主被动调谐质量阻尼器(Active-Passive Tuned Mass Damper，APTMD)。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，来针对主被动调谐质量阻尼器(APTMD)存在提高对结构地震反应控制的有效性而阻尼系统冲程明显增大的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用如下述技术方案：一种基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，建立结构CS-APTMD系统力学模型：由结构自身的质量m_s、阻尼c_s和刚度k_s，在单个调谐质量阻尼器TMD的基础上又串联增加一个小质量块，并施以一定的驱动力；在结构质量块与小质量块之间添加一个线性附加阻尼器；然后建立结构基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器系统，即结构CS-APTMD系统的力学模型；
步骤二，建立结构CS-APTMD系统动力方程：根据结构动力学原理，对结构及调谐质量阻尼器TMD、主动调谐质量阻尼器ATMD进行受力分析，建立结构CS-APTMD系统动力方程；
步骤三，对结构CS-APTMD系统进行振动控制参数的优化；
步骤四，设计优化的CS-APTMD：通过比较结构，考虑控制的有效性和阻尼系统冲程控制的有效性，选择最优组合参数，参照原结构的参数设计优化的CS-APTMD，用于控制结构振动。
优选地，所述步骤一是将结构作为一个单自由度质点，根据其材料特点确定其阻尼c_s和刚度k_s，将一个TMD装置在结构上，再将一个ATMD装置在TMD上，以一主动力u_t(t)控制，在ATMD与结构之间添加一个阻尼为c_L的线性附加阻尼器；以此构成结构CS-APTMD系统。
优选地，所述步骤二建立结构CS-APTMD系统的动力方程表示为下式：
ms[x··g(t)+y··s]+csy·s+ksys-cTy·T-kTyT-cL(y·T+y·T)=0]]>
mT[x··g(t)+y··s+y··T]+cTy·T+kTyT-cty·t-ktyt=-ut(t)]]>
mt[x··g(t)+y··s+y··T+y··t]+cty·t+ktyt-cL(y·T+y·t)=ut(t)]]>
式中，为地震地面运动加速度；y_s为结构相对于基底的位移；y_T为TMD—即大质 量块—相对于结构的位移；y_t为ATMD—即小质量块—相对于结构的位移；m_s、c_s和k_s分别为结构的受控振型质量、阻尼和刚度；m_T、c_T和k_T分别为TMD质量、阻尼和刚度；m_t、c_t和k_t分别为ATMD质量、阻尼和刚度；c_L为线性附加阻尼器的阻尼；u_t(t)为作用于TMD和ATMD之间的主动控制力。
优选地，所述步骤三中对CS-APTMD进行振动控制优化设计为：
结构CS-APTMD系统的位移(y_s)动力放大系数为：
DMFHs=|ωs2Hs(-iω)X··g|=[R‾e(λ)]2+[I‾m(λ)]2[Re(λ)]2+[Im(λ)]2]]>
TMD冲程(y_T)的动力放大系数为：
DMFHT=|ωs2HT(-iω)X··g|=[R‾eT(λ)]2+[I‾mT(λ)]2[ReT(λ)]2+[ImT(λ)]2]]>
ATMD冲程(y_t)的动力放大系数为：
DMFHt=|ωs2Ht(-iω)X··g|=[R‾et(λ)]2+[I‾mt(λ)]2[Ret(λ)]2+[Imt(λ)]2]]>
式中：
R‾e(λ)=M+E11μTfT2+2E12(μTξTfT+μtξLft)λ-2E22μtξLftλ]]>
I‾m(λ)=N+E12μTfT2-2E11(μTξTfT+μtξLft)λ+2E21μtξLftλ]]>
Re(λ)=M(-λ2+1)+2Nξsλ-F11μTfT2-2F12(μTξTfT+μtξLft)λ+2F22μtξLftλ]]>
Im(λ)=N(-λ2+1)-2Mξsλ-F12μTfT2+2F11(μTξTfT+μtξLft)λ-2F21μtξLftλ]]>
R‾eT(λ)=E11Re(λ)-E12Im(λ)+F11R‾e(λ)-F12I‾m(λ)]]>
I‾mT(λ)=E12Re(λ)+E11Im(λ)+F12R‾e(λ)-F11I‾m(λ)]]>
R_eT(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mT(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
R‾et(λ)=E21Re(λ)-E22Im(λ)+F21R‾e(λ)-F22I‾m(λ)]]>
I‾mt(λ)=E22Re(λ)+E21Im(λ)+F22R‾e(λ)-F21I‾m(λ)]]>
R_et(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mt(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
E₁₁＝-λ²+(1+η)f_t²
E₁₂＝-2[(1+η)ξ_t+ξ_L]f_tλ
F₁₁＝[(-λ²+f_t²)(1-ηα_t)+ηf_t²(1+α_t)]λ²
F₁₂＝{[-2(ξ_t+ξ_L)f_tλ](1-ηα_t)-2ηξ_tf_tλ(1+α_t)}λ²
E21=fT2]]>
E₂₂＝-2(ξ_Lf_t-ξ_Tf_T)λ
F21=[-λ2(1-ηαt)-(-λ2+fT2)(1+αt)]λ2]]>
F₂₂＝[-2ξ_Lf_tλ(1-ηα_t)+2ξ_Tf_Tλ(1+α_t)]λ²
M=(-λ2+fT2)(-λ2+ft2)-4ξT(ξt+ξL)fTftλ2-ηft2λ2-4ηξLξtft2λ2]]>
N=-2ξTfTλ(-λ2+ft2)-2(ξt+ξL)ftλ(-λ2+fT2)-2ηξLft3λ+2ηξtftλ3]]>
式中：λ为主结构的频率比；f_T为TMD的频率比；f_t为ATMD的频率比；ξ_s为主结构的阻尼比；ξ_T为TMD的阻尼比；ξ_t为ATMD的阻尼比；ξ_L为附加阻尼器的阻尼比；μ_T为TMD与结构的质量比；μ_t为ATMD与结构的质量比；η为TMD与ATMD的质量比；α_t为ATMD的标准化加速度反馈增益系数；优化过程中，根据实际工程，设定λ、μ_T、η的值，选定α_t的范围，对f_T、f_t、ξ_T、ξ_t、ξ_L进行参数优化。
优选地，所述步骤四中定义最优参数评价准则：设置CS-APTMD时结构的最大动力放大系数的最小值的最小化，即越小，则装置振动控制有效性就约佳；利用基因遗传算法进行参数优化，并与APTMD进行比较。
与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明方法能设计出一种适用于所有结构的新型主被动调谐质量阻尼器，优越之处在于CS-APTMD的有效性和APTMD的有效性几乎相同，但CS-APTMD的冲程显著小于APTMD的冲程。
附图说明
图1是CS-APTMD设计方法程序框架图。
图2是基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器(CS-APTMD)系统模型图。
图3是CS-APTMD、APTMD的f_T随α_t变化关系曲线图。
图4是CS-APTMD、APTMD的f_t随α_t变化关系曲线图。
图5是CS-APTMD、APTMD的ξ_t随α_t变化关系曲线图。
图6是CS-APTMD的ξ_L随α_t变化关系曲线图。
图7是CS-APTMD、APTMD的随α_t变化关系曲线图。
图8是CS-APTMD、APTMD的随α_t变化关系曲线图。
图9是CS-APTMD、APTMD的随α_t变化关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实施例作详细的说明。
如图1所示，本发明基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器设计方法包括如下步骤：
步骤一，建立结构CS-APTMD系统力学模型：由结构自身的质量m_s、阻尼c_s和刚度k_s，在单个调谐质量阻尼器TMD的基础上又串联增加一个小质量块，并施以一定的驱动力；在结构质量块与小质量块之间添加一个线性附加阻尼器；然后建立结构基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器系统(即结构CS-APTMD)系统的力学模型；
步骤二，建立结构CS-APTMD系统动力方程：根据结构动力学原理，对结构及调谐质量阻尼器TMD、主动调谐质量阻尼器ATMD进行受力分析，建立结构CS-APTMD系统动力方程；
步骤三，对结构CS-APTMD系统进行振动控制参数的优化；
步骤四，设计优化的CS-APTMD：通过比较结构，考虑控制的有效性和阻尼系统冲程控制的有效性，选择最优组合参数，参照原结构的参数设计优化的CS-APTMD，用于控制结构振动。
如图2所示，所述步骤一中建立结构CS-APTMD系统的力学模型：是将结构作为一个单自由度质点，根据其材料特点确定其阻尼c_s和刚度k_s，将一个TMD装置在结构上，再将一个ATMD装置在TMD上，以一主动力u_t(t)控制，在ATMD与结构之间添加一个阻尼为c_L的线性附加阻尼器；以此构成结构-CS-APTMD系统。
所述步骤二建立结构CS-APTMD系统的动力方程：是分别对结构、TMD、ATMD进行受力分析，根据结构动力学理论，列出其系统方程为下式(1)、(2)、(3)：
ms[x··g(t)+y··s]+csy·s+ksys-cTy·T-kTyT-cL(y·T+y·T)=0---(1)]]>
mT[x··g(t)+y··s+y··T]+cTy·T+kTyT-cty·t-ktyt=-ut(t)---(2)]]>
mt[x··g(t)+y··s+y··T+y··t]+cty·t+ktyt-cL(y·T+y·t)=ut(t)---(3)]]>
式中，为地震地面运动加速度；y_s为结构相对于基底的位移；y_T为TMD—即大质量块—相对于结构的位移；y_t为ATMD—即小质量块—相对于结构的位移；m_s、c_s和k_s分别为结构的受控振型质量、阻尼和刚度；m_T、c_T和k_T分别为TMD质量、阻尼和刚度；m_t、c_t和k_t分别为ATMD质量、阻尼和刚度；c_L为线性附加阻尼器的阻尼；u_t(t)为作用于TMD和ATMD之间的主动控制力。
所述步骤三中对CS-APTMD进行振动控制优化设计为：
结构CS-APTMD系统的位移(y_s)动力放大系数为式(4)：
DMFHs=|ωs2Hs(-iω)X··g|=[R‾e(λ)]2+[I‾m(λ)]2[Re(λ)]2+[Im(λ)]2---(4)]]>
TMD冲程(y_T)的动力放大系数为式(5)：
DMFHT=|ωs2HT(-iω)X··g|=[R‾eT(λ)]2+[I‾mT(λ)]2[ReT(λ)]2+[ImT(λ)]2---(5)]]>
ATMD冲程(y_t)的动力放大系数为式(6)：
DMFHt=|ωs2Ht(-iω)X··g|=[R‾et(λ)]2+[I‾mt(λ)]2[Ret(λ)]2+[Imt(λ)]2---(6)]]>
式中：
R‾e(λ)=M+E11μTfT2+2E12(μTξTfT+μtξLft)λ-2E22μtξLftλ]]>
I‾m(λ)=N+E12μTfT2-2E11(μTξTfT+μtξLft)λ+2E21μtξLftλ]]>
Re(λ)=M(-λ2+1)+2Nξsλ-F11μTfT2-2F12(μTξTfT+μtξLft)λ+2F22μtξLftλ]]>
Im(λ)=N(-λ2+1)-2Mξsλ-F12μTfT2+2F11(μTξTfT+μtξLft)λ-2F21μtξLftλ]]>
R‾eT(λ)=E11Re(λ)-E12Im(λ)+F11R‾e(λ)-F12I‾m(λ)]]>
I‾mT(λ)=E12Re(λ)+E11Im(λ)+F12R‾e(λ)-F11I‾m(λ)]]>
R_eT(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mT(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
R‾et(λ)=E21Re(λ)-E22Im(λ)+F21R‾e(λ)-F22I‾m(λ)]]>
I‾mt(λ)=E22Re(λ)+E21Im(λ)+F22R‾e(λ)-F21I‾m(λ)]]>
R_et(λ)＝MR_e(λ)-NI_m(λ)
I_mt(λ)＝NR_e(λ)+MI_m(λ)
E₁₁＝-λ²+(1+η)f_t²
E₁₂＝-2[(1+η)ξ_t+ξ_L]f_tλ
F₁₁＝[(-λ²+f_t²)(1-ηα_t)+ηf_t²(1+α_t)]λ²
F₁₂＝{[-2(ξ_t+ξ_L)f_tλ](1-ηα_t)-2ηξ_tf_tλ(1+α_t)}λ²
E21=fT2]]>
E₂₂＝-2(ξ_Lf_t-ξ_Tf_T)λ
F21=[-λ2(1-ηαt)-(-λ2+fT2)(1+αt)]λ2]]>
F₂₂＝[-2ξ_Lf_tλ(1-ηα_t)+2ξ_Tf_Tλ(1+α_t)]λ²
M=(-λ2+fT2)(-λ2+ft2)-4ξT(ξt+ξL)fTftλ2-ηft2λ2-4ηξLξtft2λ2]]>
N=-2ξTfTλ(-λ2+ft2)-2(ξt+ξL)ftλ(-λ2+fT2)-2ηξLft3λ+2ηξtftλ3]]>
式中：λ为主结构的频率比；f_T为TMD的频率比；f_t为ATMD的频率比；ξ_s为主结构的阻尼比；ξ_T为TMD的阻尼比；ξ_t为ATMD的阻尼比；ξ_L为附加阻尼器的阻尼比；μ_T为TMD与结构的质量比；μ_t为ATMD与结构的质量比；η为TMD与ATMD的质量比；α_t为ATMD的标准化加速度反馈增益系数；优化过程中，根据实际工程，设定λ、μ_T、η的值，选定α_t的范围，对f_T、f_t、ξ_T、ξ_t、ξ_L进行参数优化。
运用基因遗传算法进行优化计算，在结构中装备基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器时得出在结构中装备基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器时，大质量块和原结构频率f_T、小质量块和原结构频率比f_t、位移动力放大系数TMD冲程的动力放大系数ATMD冲程的动力放大系数随α_t的变化关系曲线，如图3至9所示。
由图7可以看出，基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器(CS-APTMD)与主被动调谐质量阻尼器一样，具有较好的振动控制的有效性。且随着α_t的增大，有效性越来越好。
由8至图9可以看出，装有基于可控冲程的主被动调谐质量阻尼器(CS-APTMD)的阻尼系统的冲程相对于装有主被动调谐质量阻尼器(APTMD)的明显减小。
由图3至图7综合看出，ξ_t均很小，小于0.02；而当α_t≥20时，随着驱动力α_t的增大， 有效性提高不明显，故实际运用中可考虑α_t<20的情况。
由图6可以看出，CS-APTMD的ξ_L随α_t的增大而增大，8<α_t<20时较为稳定。
比较图3至图9，考虑有效性的因素，选取μ_T＝0.01，η＝0.5，α_t＝12，f_T＝0.882，f_t＝0.509，ξ_T＝0，ξ_t＝0.013，ξ_L＝0.027，DMFHs=2.1924,DMFHT=53.022,DMFHt=35.9234;]]>μ_T＝0.01，η＝0.5，α_t＝16，f_T＝0.879，f_t＝0.503，ξ_T＝0，ξ_t＝0.009，ξ_L＝0.029，这两种数据设计CS-APTMD装置，该CS-APTMD装置的有效性较好的同时，阻尼系统冲程较APTMD更小，且参数均在合理范围。