大坝升船机地震鞭梢效应智能控制的振动台试验

大坝升船机顶部厂房与底部塔柱结构之间的侧移刚度突变造成了顶部厂房强烈的地震鞭梢效应。针对此问题,本文进行了屋盖MR智能隔震系统对大坝升船机地震鞭梢效应智能控制的振动台试验研究。屋盖MR智能隔震系统由隔震垫、磁流变(MR)阻尼器及控制系统组成,安装在厂房的柱子顶部。首先采用修正的Bingham模型得到数据来训练神经网络以反映MR阻尼器的逆向动力特性,然后与模糊算法结合通过dSPACE实时控制系统得到阻尼器的最优控制信号。试验结果表明:模糊-神经控制方法能有效控制屋盖MR智能隔震系统,使得大坝升船机顶部厂房的鞭梢效应明显减小,排架柱顶位移减小了50%,隔震层相对位移减小了57%。     

建筑结构地震反应的MR智能基础隔震控制

针对基础隔震局限于减小地震波高频成分对结构影响的缺点,将磁流变(MR)阻尼器与滚动隔震支座相结合形成MR智能基础隔震系统并应用到结构控制中.基于MR阻尼器的Sigmoid模型,进行模糊半主动控制策略设计.在不同种类不同强度的地震波作用下,对智能基础隔震控制下2层钢框架结构的反应进行了仿真分析.结果表明,MR智能基础隔震...     

磁流变阻尼器在基础智能隔震建筑中的研究

针对橡胶隔震垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性。将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了在地震力作用下原结构,普通隔震结构,隔震层附加MR阻尼器在Passive—off状态,Passive—on状态和磁流变阻尼器半主动智能状态下结构的反应。试验结果表明,结构在磁流变阻尼器半主动智能状态下控制效果最优,能有效克服被动隔震最优控制频带窄的缺点,其相对一般被动隔震装置,能同时减小隔震层位移,上部结构层间位移和各层最大加速度。     

磁流变阻尼器智能隔震振动台试验研究

采用MR阻尼器和改进的实时控制程序进行了振动台半主动控制试验。通过与基础固定、基础隔震结构进行对比,验证了该MR阻尼器在瞬时最优、模糊逻辑控制、位移限值控制算法以及零场控制和满场控制的效果,显示了相对于一般基础隔震的优越性。试验结果表明:智能隔震系统不仅能够大幅度减小隔震层的水平位移,有效地保护隔震层和隔震支座,上部结构层间位移反应和加速度反应也得到了有效的控制。采用MR阻尼器的智能隔震系统能够有效地改善隔震结构的性能,大大提高隔震建筑的安全可靠性。     

大平台多塔楼新型隔震体系的智能磁流变控制

本文将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,研究了这种新型隔震体系的抗震性能,并将磁流变(MR)阻尼器设置于隔震层,探讨了这种新型隔震体系智能磁流变控制的减震效果.文中以北京通惠家园某典型小区为研究对象,建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性.本研究中MR阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,其主控制器采用H2/LQG方法来设计.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以有效地减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.采用MR阻尼器与这种新型隔震体系相结合可以进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

基于模糊神经网络的建筑结构半主动控制研究

建立了采用MR阻尼器的基于模糊神经网络的半主动控制算法。该方法采用模糊神经网络离线训练辨识MR阻尼器在不同电压下的动力滞回特性，在此基础上提出一种基于最佳逼近LQG主动控制的智能半主动控制算法。模糊神经网络做在线控制时，从已辨识好的模糊规则库中自动选择最接近LQG控制力的控制电压，施加到MR阻尼器上形成控制力，有效地减小结构在地震作用下的响应。数值算例仿真验证了所提方法的有效性。     

MR智能基础隔震结构抗震性能分析

研究MR智能基础隔震结构的抗震性能。首先,建立该混合控制结构的数学模型,其中应用双线型恢复模型描述橡胶垫隔震层的弹塑性特性,运用自适应神经网络模糊系统(ANFS)计算MR阻尼器的控制力。在SIMULINK环境下对控制结构进行仿真动力分析。并对具体结构进行地震作用下的时程反应分析,仿真分析表明:自适应神经网络模糊系统可以有效地应用到结构控制中,并证实了MR基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统。     

高层建筑非线性地震反应的智能控制

本文研究高层建筑非线性地震反应的振动控制,采用MR阻粘器作为控制装置,设计了减小高层建筑非线性地震反应的半主动控制策略,提出了半主动H∞控制律.对20层受控建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.分析结果表明,本文设计的半主动控制策略能有效地抑制高层建筑的非线性地震反应.     

设置磁流变阻尼器的高层钢框架支撑体系的地震反应研究

磁流变(MR)阻尼器是一种性能十分优秀的减振装置,具有构造简单、调节驱动容易和反应迅速等优点,能有效减小工程结构的地震反应和风振反应,具有广阔的应用前景。本文研究了安装MR阻尼器的高层钢结构框架支撑体系的抗震性能。在介绍了MR阻尼器力学模型的基础上,推导了MR阻尼器-支撑框架系统的地震反应基本方程,并且采用了基于最优主动控制力的“开关-耗能”半主动控制策略对MR阻尼器实施控制。应用本文方法对一栋20层的高层钢结构进行了模拟计算,结果表明:安装了MR阻尼器的框架支撑体系的抗震性能明显优于纯框架支撑体系,是一种简单、方便和有效的减振系统。     

采用磁流变阻尼器对斜拉桥的半主动模糊控制

介绍了利用磁流变(MR)阻尼器的一种半主动模糊控制方法来增强斜拉桥的抗震性能。传统的半主动控制方法需要一个主要控制器去决定需要的控制力,而且需要一个次控制器通过比较需求控制力和真实的阻尼力来调节MR阻尼器的输入电压。但本文介绍的方法,采用模糊逻辑代替了主次控制器。由于模糊逻辑根据MR阻尼器的反应直接决定其输入电压,因此它提供了一个简单的设计程序,并且可以很容易地在真实结构上实施。利用对地震作用下的斜拉桥的基准控制可以评估此方法的控制性能。模拟结果表明,这种半主动控制方法可以有效地减轻斜拉桥的地震响应,并且成功地提高MR阻尼器系统的性能。     

磁流体阻尼器半主动控制结构的地震反应分析

对磁流变阻尼器的性能及恢复力模型进行了介绍,并对其参数进行了设计,提出了基于经典线性最优控制算法和瞬时最优控制算法的半主动控制律.通过对一装有七个MR阻尼器的七层框架结构的地震反应分析表明,基于这两种控制算法的半主动控制律是非常有效的,并且该半主动控制方法能够有效地减小结构的地震反应.     

GPC和LQR算法在压电摩擦阻尼隔震结构中的应用

将压电摩擦阻尼器与叠层橡胶垫组成可控隔震系统,根据压电摩擦阻尼隔震系统的特性选择了线性二次型最优控制(LQR)和广义预测控制(GPC)作为整套隔震系统的控制算法,并将半主动控制算法作为控制输出策略;用时程分析法对结构的动力反应进行对比,验证了其隔振效果。结果表明:无论是多遇地震还是罕遇地震,这种隔震体系都可以大大降低结构的地震反应,其中各楼层加速度反应减小75%以上,层间位移减小70%~80%,结构的位移反应主要集中在隔震层;该控制算法大大降低了隔震层的位移,改善了控制效果。     

不同控制策略下安装磁流变阻尼器的模型结构振动台试验与分析

本文对不同控制策略下安装有磁流变(MR)阻尼器的模型结构进行了振动台试验和分析。文中首先介绍了经典最优控制(COC)、瞬时最优控制(IOC)和线性二次高斯最优控制(LQG)等三种控制算法,然后对一首层安装有最近设计制造的MRF-04K型的MR阻尼器的、1/3比例的三层钢框架模型,进行了在两种被动控制和三种半主动控制等不同控制策略下的振动台试验,最后对模型结构地震反应的控制效果以及不同控制策略对控制效果的影响和控制稳定性进行了分析。研究表明,安装有MRF-04K阻尼器的结构控制系统具有良好的控制效果,无论是被动控制还是半主动控制,模型结构各层相对位移峰值均减小了45%左右,其均方根值均减小了70%左右,加速度反应峰值均减小了30%左右,其均方根值均减小了75%左右,从而验证了MRF-04K阻尼器是结构控制工程应用的一种理想的控制装置;研究还表明,在三种半主动控制策略中,基于LQG算法的半主动控制仅需模型结构的加速度反应的反馈信息,比基于IOC算法和COC算法的半主动控制     

RBF神经网络在结构振动半主动控制中的应用

利用RBF神经网络对建筑结构地震反应进行预测，设计了加入MR阻尼器的RBF神经网络半主动控制系统，利用Matlab进行仿真分析，结果表明该控制方案能够有效减少建筑结构的地震反应，并且很好的发挥了MR阻尼器的可控性。     

MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制

介绍了MR阻尼器对高耸结构风振控制的理论与技术。在详细地说明了MR阻尼器的智能特性和力学模型的基础上,提出了MR阻尼器对高耸结构风振半主动控制的基本理论,建立了MR阻尼器对电视塔、输电线塔和桅杆等高耸结构风振半主动控制的设计方法。工程实例的设计和仿真分析表明:MR阻尼器对高耸结构风振反应的智能控制技术具有较好的减振效果,是一种具有广泛应用和推广价值的高耸结构的抗风技术。     

SDOF-磁流变式调谐液柱阻尼器系统半主动控制试验研究

结合磁流变(MR)阻尼器与调谐液柱阻尼器(TLCD)特点,研制具有半主动控制性能的磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)。基于Bingham模型,设计旋转剪切式MR阻尼器;依据Langrage方程,建立带有阻尼比修正系数的MR-TLCD、MR-TLCD与单自由度(SDOF)结构耦合动力方程。从耗能受力角度,分析该系统的简单双态控制算法。制作SDOF结构与MR-TLCD系统的半主动控制试验装置,实现系统的简单双态控制的半主动控制试验。从SDOF结构的位移峰值、MR-TLCD峰值响应、结构时程曲线对比、MR-TLCD半主动控制实时阻尼力方面,分析半主动控制算法的实时试验效果。结果表明MR-TLCD半主动控制装置具有明显的减振效果,在简谐荷载作用下,结构位移峰值和加速度峰值减振百分比达45%。     

城市隔震高架桥梁地震反应的半主动控制

研究应用磁流变(MR)阻尼器对隔震连续梁桥邻联相对位移的半主动控制,并采用离线优化与在线自调整相结合进行模糊控制(FLC)。以邻联最大相对位移最小化为目标函数,对基本模糊控制器的隶属函数、量化因子、比例因子进行离线遗传优化;对优化后的模糊控制器的量化因子和比例因子进行在线自调整;数值仿真分析一多跨隔震连续梁桥的简化四自由度体系的半主动控制,比较不同控制方案的控制效果。结果表明,将MR阻尼器安装在上部结构与桥墩之间对桥梁邻联相对位移的控制效果优于将其安装在邻联之间;半主动控制能同时有效控制邻联最大相对位移与支座变形;与普通模糊控制以及仅采用遗传优化的模糊控制相比,具有在线自调整功能的模糊控制具有更好的控制效果和鲁棒性。     

STMD对高层建筑地震响应的控制

为了控制高层建筑的地震响应,消除控制机构驱动时产生的“时滞”现象,提出了由MR阻尼器构成的半主动控制系统STMD。根据MR流体剪切屈服强度与磁场强度同向变化的磁流变效应,通过外加磁场的变化来改变MR阻尼器的阻尼力,以实现对ITMD控制力的调节。根据瞬时最优控制的原则,采用了基于Hrovat控制律和“开关”控制律的改进的半主动控制策略,对MR阻尼器的参数进行调节。对一栋8层框架结构进行仿真分析,计算结果表明,STMD能够有效地减小高层建筑的地震响应。