基于LQG/LTR的磁流变阻尼器半主动控制律

针对由LQG(LinearQuadraticGaussian)控制器设计的MR阻尼器半主动控制律鲁棒性差的问题,采用LQG/LTR(LinearQuadraticGaussian/LoopTransferRecovery)方法,使LQG闭环系统控制力返回比尽量逼近对应的LQR(LinearQuadraticRegulator)闭环系统的控制力返回比,得到具有改善鲁棒性的LQG控制器,然后按照某种规则设计磁流变(Magnetorheological:MR)阻尼器半主动控制律。最后对三层被控框架结构进行地震响应分析,数值结果表明由LQG/LTR得到的半主动控制律控制性能相比于由LQG得到的半主动控制律具有较好的鲁棒性和稳定性,并达到了LQR半主动控制律的控制水平。     

基于自适应模糊控制算法的公路桥梁MR半主动控制

摘要：为了有效处理振动控制中结构的非线性和外界荷载的不确定性,提出了基于自适应模糊控制算法（AFLC）的MR半主动控制算法。AFLC通过在线调节规则后件隶属度函数,以自适应模糊控制系统逼近等价控制律。通过引进Lyapunov稳定性理论设计了相应的自适应率。在此基础上结合限幅最优控制算法（clipped optimal）设计了适合MR阻尼器的半主动控制算法（AFLC/clipped optimal）。针对最近提出的公路桥梁控制的Benchmark问题进行仿真分析,结果表明：在不同场地类型和幅值的地震作用下,基于AFLC算法的主动和半主动控制策略都能够有效的抑制结构的地震响应,且MR半主动控制策略的控制效果与主动控制相近,表明了这种半主动控制策略具有很高的工程应用价值。     

TIOC半主动控制算法在相邻结构地震响应控制上的应用

在相邻结构间连接磁流变（MR）阻尼器可以有效减小两边建筑物的地震响应,同时也能通过控制建筑物之间的相对位移来防止碰撞。本文将基于信赖域的瞬时最优半主动控制算法（TIOC）应用于MR阻尼器连接的相邻结构振动控制问题中,首先由相邻结构动力方程出发建立了半主动控制问题的最优化方程组,进而得到TIOC半主动控制算法相应的带有限界约束的最小值问题在每个时间步求解TIOC最优半主动控制力。最后通过一安装有MR阻尼器的相邻建筑物的数值仿真分析对算法进行了验证。结果表明：TIOC半主动控制算法可以有效减小结构的地震响应;与Clipped-optimal控制算法相比在多阻尼器工况可以更好地控制相邻结构之间的相对位移;TIOC控制算法具有很好的适应性,可以通过改变算法中的控制目标函数使相应的控制效果发生明显改变,因此在实际应用中应该谨慎选取目标函数。     

基于信赖域方法的MR阻尼器瞬时最优半主动控制实验研究

通过对一个悬臂梁的磁流变(MR)阻尼器控制试验研究了一种基于信赖域方法的MR阻尼器瞬时最优半主动控制算法.该控制算法不以主动最优控制力为目标出力,而是从MR阻尼器的性能出发,提出了MR阻尼器瞬时最优半主动控制的指标函数;同时将下一时刻阻尼器的可能出力范围作为半主动控制问题的限界约束条件,应用精细积分法将MR阻尼器半主动控制问题转化为一组带有限界约束的最小值优化问题;最后采用信赖域方法在限界约束内求解得到半主动最优控制力.悬臂梁控制试验通过dSPACE控制平台实现,试验中采用NARX神经网络建立了MR阻尼器模型并在每个时间步长对阻尼器的出力范围进行预测.在不同强度的随机激励下对所提出的控制算法的控制效果进行了验证,并与不同控制算法的控制效果进行了比较.试验结果表明,时间步长的选择对基于信赖域方法的瞬时最优半主动控制算法的控制效果有很大的影响.通过与Passive-off,Passive-on被动控制及Clipped-optimal控制算法的比较,也证明了所提出的控制算法的控制效果,特别在对结构反应均方值的控制效果上的优越性.     

基于智能算法的高层建筑非线性地震反应的MR阻尼器半主动控制

研究了第三阶段结构振动控制的Benchmark问题;设计了基于模糊神经网络的控制器模型;采用磁流变(MR)阻尼器作为控制装置,对一座20层Benchmark建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析。首先,通过神经网络对足尺MR阻尼器进行了动力特性的辨识;其次,在设计模糊神经网络控制器时,提出了分区控制的设计思路。将智能控制器半主动控制下的仿真结果与样本LQG控制进行了对比分析。结果表明:提出的智能控制器能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应;与样本LQG控制相比,由于智能控制器的内在鲁棒性和对结构非线性反应控制的稳定性,在非线性结构的振动控制中有很大的应用潜力。     

智能磁流变(MR)阻尼器半主动控制的研究

提出了一种基于磁流变(MR)阻尼器的结构智能半主动控制方法。利用模糊神经网络辨识出能真正反映磁流变阻尼器动力特性的智能辨识模型，在此基础上提出一种基于最佳逼近Bang—Bang主动控制的智能半主动控制算法，从而使得MR阻尼器在每一控制瞬时始终处于最大耗能状态，有效地减小了结构在地震作用下的位移与加速度响应。算例仿真验证了所提方法的有效性与实用性。     

压电变摩擦阻尼器减振结构的数值分析

基于对压电陶瓷驱动器和金属摩擦阻尼器力学性能的分析,将两者结合并提出智能压电摩擦阻尼器,通过合理设定压电驱动器电场强度与阻尼器相对位移和速度的系数,提出了位移和速度相关型、具有拟粘滞或拟摩擦阻尼力模型的压电摩擦阻尼器,并建立了相应的半主动控制的阻尼力规则。对两自由度结构地震反应的压电摩擦阻尼半主动控制和多种被动阻尼控制进行了分析和比较。结果表明:半主动和拟粘滞型压电摩擦阻尼均对结构的位移和加速度反应有良好的控制效果。     

高层建筑非线性地震反应的半主动H∞控制

针对国内外学者多数集中于研究地震激励作用下结构线性反应的振动控制的现状，采用MR阻尼器作为控制装置，提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑非线性反应的半主动H∞控制；通过观测楼层的加速度和半主动控制力，构建了适用于半主动控制的Kalman-Bucy状态估计器。该方法有效地考虑了地震荷载的不确定性。对一个受控的20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析，并与其他控制策略的结果进行了对比分析。结果表明，半主动H∞控制是一种性能优良的控制策略，能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应，减小强烈或罕遇地震对建筑结构的破坏。     

模型结构的磁流变阻尼减振控制试验研究

在磁流变阻尼器力学性能试验基础上,利用MTS793系列软件平台,对安装有两种不同型号磁流变阻尼器的五层钢框架模型结构进行了地震模拟振动台减振控制试验,控制策略包括两种被动控制和基于有限传感器的H∞静态输出反馈控制方法的半主动控制。试验结果表明:两种磁流变阻尼系统的被动控制与半主动控制均可以有效减小地震作用下模型结构的位移反应和绝对加速度反应;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力过大时,Passive-on只起着刚性支撑的作用;当磁流变阻尼控制Passive-off提供的阻尼力较小时,Passive-on的控制效果要好于Passive-off;半主动控制与被动控制相比,优势并不明显。指出了磁流变阻尼器与模型相匹配的重要性,在工程应用中应引起高度重视。     

大跨度拱桥磁流变阻尼器减震控制

对拱桥这种大型结构在地震激励作用下实施减震控制是提高结构安全性的重要途径。为实现磁流变阻尼器在拱桥振动控制中的应用，提出在拱桥上设置磁流变阻尼器的减震控制方案。以改进的现象模型作为磁流变阻尼器的计算模型，采用LQG控制器一基于Sign函数的半主动控制算法，建立拱桥结构一磁流变阻尼器控制系统。最后，建立一平面拱桥模型，对该拱桥采用磁流变阻尼器进行减震控制分析。仿真分析结果表明通过合理地设计控制策略，拱桥磁流变阻尼嚣半主动控制可使拱桥地震反应取得良好的减震效果，而且半主动控制效果明显优于被动控制。     

基于智能算法的MR阻尼器半主动控制

研究了磁流变阻尼器作为控制装置的结构平移-扭转耦联地震反应的半主动智能控制问题。直接使用微种群遗传算法优化控制信号，得出系统输出与控制信号之间的数值对应关系；然后通过训练神经网络把这些知识储存于神经网络的权值中，并在其它的地震输入下使用。计算实例结果表明，采用磁流变阻尼器对结构进行半主动控制能有效地减小结构的地震反应。     

MR阻尼器半主动控制对拉索减振效果的仿真分析

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索动力计算模型。采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对某大桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标。磁流变阻尼器力学关系选用Spencer现象模型。比较了MR阻尼器半主动控制与被动控制对斜拉索前三阶的减振效果,对MR阻尼器耗能机理和半主动控制算法的实用性进行了探讨。同时考察了系统的共振峰频率漂移及滞回曲线形状,提出了理想的粘性可变阻尼器模型。分析表明:基于位移和速度方向半主动控制的算法简单、易于操作、安全可靠且对长索多阶振动模态亦能取得较好的减振效果,优于被动控制。MR阻尼器的制振效果主要来自耗能,调频作用较小。     

升船机地震鞭梢效应基于神经网络预测的MR智能半主动控制

磁流变（MR）智能阻尼器是利用磁流变液产生阻尼力的半主动控制装置，该装置具有机械构造简单，动力范围宽广，只需要较小的能量输入就能产生大的输出力，因此被证明能有效运用于土木工程结构来抵抗强烈地震和强风。但是由于磁路材料、线圈结构、控制电源等因素的影响，使得MR阻尼器存在明显的磁迟效应。目前，应用MR阻尼器作为控制装置的研究中对磁迟效应考虑较少。神经网络具有很强的自适应性和处理非线性问题的能力，能够对难以用数学方法描述的非线性对象进行精确预测和建模。运用神经网络来预测MR阻尼器的力学性能，通过对未来时刻输出力的精确预测来弥补磁迟效应所耽搁的时间，在此基础上实现基于神经网络预测的MR智能半主动控制。应用提出的方法来控制三峡升船机屋盖MR智能隔震系统以减小顶部厂房的地震鞭梢效应，仿真计算结果表明：神经网络预测能很好的解决MR阻尼器的磁滞效应对控制带来的不利影响，升船机顶部厂房层间位移和柱底弯矩均有明显的减小，能有效抑制升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。     

斜拉索MR阻尼器减振自适应控制理论研究

该文提出了基于位移反馈的MR阻尼器对拉索振动的自适应控制算法。采用非线性有限元数值仿真方法分析了在外加简谐激励强迫振动条件下MR阻尼器对拉索自适应半主动控制的效果。将半主动控制效果与MR阻尼器、粘性油阻尼器分别对拉索实施最优被动控制的效果进行了比较。研究结果表明：在相同的外激励条件下,自适应控制算法参数的最终优化值不受...     

毗邻结构变刚度变阻尼半主动控制

应用李亚普诺夫理论设计了变刚度变阻尼的半主动控制律；建立了带可控阻尼器的毗邻结构半主动控制的理论算法；基于本文理论与方法对毗邻结构半主动控制进行了控制模拟分析，计算机仿真结果表明：这种半主动控制体系对毗邻结构的各子结构具有较好的减震效果。     

输电塔线体系风振反应的半主动摩擦阻尼控制

该文研究了智能半主动摩擦阻尼器对输电塔线体系风振反应的控制问题.该文提出了一种适用于输电塔结构风振控制的半主动摩擦阻尼器力学模型,建立了输电导线动力分析的多自由度模型,并建立了塔线耦联体系的受控动力分析模型和动力分析方法.基于半主动摩擦阻尼器的特点,提出了抑制结构风振反应的两种半主动控制策略.通过数值研究考察了半主动摩擦阻尼器对输电塔线体系风致振动响应的控制效果,并进行了相应的参数研究.研究表明,半主动摩擦阻尼器形式简单、具有较好耗能能力,可以有效地抑制输电塔的风致振动.     

隔震独桩平台地震反应的半主动磁流变阻尼器控制研究

提出了一种具有隔震构造的独桩平台型式，并采用半主动磁流变阻尼器对其地震反应进行控制。数值计算结果表明，半主动磁流变阻尼器可以有效地控制隔震独桩平台在地震作用下的位移反应。     

磁流变阻尼器优化设计及结构地震损伤控制

该文通过LS-DYNA 程序二次开发了磁流变(MR)阻尼器的Bouc-Wen动力滞回模型、半主动控制律和钢材的弹塑性损伤本构模型,进而实现应用通用有限元程序精细化模拟受控结构损伤发展过程的目的.基于损伤本构模型,提出结构构件和结构层的抗震性能指标,并应用该指标对结构各层阻尼器的最大出力进行优化设计.对一9 层Benchmark 钢框架结构进行损伤控制研究,采用IDA 方法对控制前后结构的抗震性能进行分析,结果表明:MR 阻尼器优化设计后受控结构的损伤累积效应较无控结构明显减小,损伤分布范围更广,塑性耗能能力和抗震能力都得到显著提高.     

基于磁流变阻尼器的隔震高架桥Skyhook控制

为进一步提高隔震高架桥的抗震性能,避免在强震下隔震支座位移过大,可以将附加减震措施与隔震支座配合使用,组成混合隔震系统。基于位移控制目标,研究了简化的两自由度高架桥线性模型分别在最优被动控制、LQR主动控制、LQR-Clipped磁流变(MR)阻尼器半主动控制及MR阻尼器Skyhook控制下的地震响应。研究结果表明,基于Skyhook控制的MR阻尼器控制效果可以达到LQR-Clipped控制的效果,相对最优被动控制也体现出一定的优越性。并且Skyhook控制系统简单,具有较强的实用价值。     

基于泛布尔代数的结构振动控制机理

本文介绍了泛布尔代数的数学模型、公理体系和化简方法 ;针对高层建筑的特点 ,舍弃寻求被控制对象的精确数学模型 ,提出了“基于泛布尔代数的结构振动控制” ,分析了其的逻辑机理 ,建立了基于泛布尔代数的MR阻尼器的半主动控制算法。应用本文提出的控制方针对 12层的高层结构受控地震反应的模拟仿真 ,结果表明其控制简单、灵活、方便 ,能满足这种结构的控制要求。