具有非线性刚度动力吸振器的隔振系统半主动控制

研究带有非线性刚度吸振器的隔振系统振动稳态响应的半主动控制。动力吸振器和隔振系统（主系统）的刚度均为Duffing类型的非线性刚度。对吸振器的阻尼采用了两种半主动控制策略以减少主系统的振动，并讨论了吸振器刚度的非线性程度，吸振器质量与主系统质量之比及主系统刚度的非线性程度对主系统稳态响应的影响。数值分析结果表明，采用适当的系统参数和控制策略可以有效地改善主系统的稳态响应。     

调速型TMD及其地震控制效果的数值模拟

提出一种调速型TMD,调速装置由冲量发生装置和离合装置组成.冲量由电磁铁和弹簧的组合体产生,离合装置采用磁流变阻尼器实现.在分析TMD工作原理的基础上,制订了半主动TMD的速度调整策略,并编制了相应的程序.以单自由度结构的地震响应控制为例,采用数值模拟的方法分析了调速型TMD的地震控制效果,结果表明:不同的地震波对被动TMD的控制效果有很大的影响,而调速型TMD在常见地震波的作用下,控制效果都明显好于被动TMD;并且在结构屈服引起TMD失调的情况下,调速型TMD也可以明显减小结构的地震响应.提出的调速型TMD原理清晰,算法简单,装置易于实现;与主动控制相比所需能量很少.     

近断层速度脉冲对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响

在加速度反应谱一致的前提下,研究了近断层速度脉冲的工程特性。首先,构造两组加速度反应谱一致的地震动时程:第一组时程为实际强震观测记录且含有明显的速度脉冲;第二组时程为以第一组时程的反应谱为目标谱合成的模拟地震动时程,在合成过程中,利用窄带时程叠加法,通过控制峰值速度可以使得这些时程不再含有速度脉冲。其次,通过分析钢筋混凝土框架结构在这两组输入地震动作用下动力响应的差异,研究了在加速度反应谱一致的前提下,速度脉冲对结构地震反应、尤其是弹塑性地震反应的影响。分析结果表明:对于层剪力、层间位移、各层最大位移等结构动力响应参数,当结构地震反应进入弹塑性阶段后,与不含速度脉冲地震动作用下的反应相比,在含有速度脉冲的地震动作用下,结构的反应有较大幅度的增大,尽管这两组输入地震动的加速度反应谱相同;在这种情况下,加速度反应谱将不能充分地体现出速度脉冲对结构地震反应的影响。     

脉冲地震动缩放水平对结构非线性位移反应影响的分析

研究缩放速度脉冲型地震动强度水平引起的单自由度(SDOF)体系非线性位移反应的偏差。采用30条速度脉冲地震记录,通过SDOF的体系动力时程分析,分析了速度脉冲型地震动分别缩放到不同目标谱加速度(Sa)、峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、峰值位移(PGD)水平时,SDOF体系非线性位移反应偏差随系统自振周期和强度折减系数变化的规律;通过对散点数据的对数线性回归确定了位移反应偏差的变化趋势,并比较了不同地面运动强度表征参数下位移偏差的稳定性。分析结果表明：位移偏差对地震动缩放系数、系统的基阶自振周期和系统的强度有一定的依赖性,合理选用缩放系数和地面运动强度表征参数能有效减小估算结构地震位移响应的偏差。     

基于LQR的磁流变阻尼器的离散半主动控制

目前的结构半主动控制多以位移和速度作为状态反馈参数,从而得到结构的最优控制力,这样造成了测量困难、数据传输困难和布线复杂等问题,严重影响了实际工程中的应用。本文提出了基于结构层间相对位移和相对速度的离散控制算法,此算法通过附加于磁流变阻尼器上的位移计测量得到相对位移,进而微分得到相对速度,并用此数据独立确定本楼层的最优控制力。数值算例表明本文提出的算法对结构有较好的减震效果,具有较高的工程应用价值。     

TMD和ATMD组合系统对施工状态斜拉桥的风振减振研究

该文研究分布式TMD（tuned mass dampers）和ATMD（active tuned mass dampers）对斜拉桥抖振响应竖向减振的优化设计和减振效果,采用H∞控制理论设计分布式TMD和ATMD,并通过对竖向减振效果的评价实现控制方案优化。以处于施工状态的南京长江三桥为例,考虑自激力对气动刚度和阻尼的...     

基于离散小波变换的滑移隔震结构非平稳随机响应计算

将地震地面运动模拟成非平稳随机过程,基于离散小波变换得到地面运动离散小波系数的统计值,并以此作为输入,使用等价线性方法获得了滑移隔震结构在非平稳地震作用下的均方滑动位移和速度反应。通过计算实例与Monte-Carlo法的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后,给出了这种结构的最大滑动位移响应随滑移面摩擦系数的变化曲线,可供设计时参考。     

Force identification of dynamic systems using genetic programming

One obvious limitation of the traditional force identification techniques is that they are unable to obtain the explicit expression of the force. Moreover, some techniques need both the displacement and velocity data of all freedoms, and some need the Markov parameters from numerical calculation or experimental test before the force identification can be carried out. This paper presents a genetic programming (GP) based method for excitation force identification of dynamic systems to overcome these traditional methods' disadvantages. GP is employed as a search and optimization method to obtain the optimal, if not the best, force expression from the known dynamic response. One obvious merit of the proposed method is that it can obtain the explicit expression of the unknown force. Another advantage is that it only needs the dynamic response data at one point, i.e. displacement or velocity or acceleration of one freedom. Illustrative examples demonstrate that the GP based method is able to identify the excitation force of a single‐degree, a three‐degree dynamic systems and a frame structure, depicting its potential for force forecast problems. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Active control of non-stationary response of a two-degree of freedom vehicle model with nonlinear suspension

Active control of non-stationary response of a two-degree of freedom vehicle model with nonlinear passive suspension elements is considered in this paper. The method of equivalent linearization is used to derive an equivalent linear model and optimal control laws are obtained by using stochastic optimal control theory based on full state information. Velocity squared quadratic damping and hysteretic type of stiffness nonlinearities are considered. The effect of the nonlinearities on the active system performance is studied. The performance of active suspensions with nonlinear passive elements is found to be superior to the corresponding passive suspension systems.     

Time-delay stochastic optimal control and stabilization of quasi-integrable Hamiltonian systems

Innovative procedures for the time-delay stochastic optimal control and stabilization of quasi-integrable Hamiltonian systems subject to Gaussian white noise excitations are proposed. First, the problem of time-delay stochastic optimal control of quasi-integrable Hamiltonian systems is formulated and converted into the problem of stochastic optimal control without time delay. Then the converted control problem is solved by applying the stochastic averaging method for quasi-integrable Hamiltonian systems and the stochastic dynamical programming principle. The time-delay feedback stabilization of quasi-integrable Hamiltonian systems is formulated as an ergodic control problem with an un-determined cost function which is determined later by minimizing the largest Lyapunov exponent of the controlled system. As an example, a two-degree-of-freedom quasi-integrable Hamiltonian system with time-delay feedback control forces is investigated in detail to illustrate the procedures and their effectiveness.     

宽带激励下非线性振动系统响应的最小化控制

将一种基于广义谐和函数的随机平均法和随机动态规划原理相结合，提出了一种非线性随机最优控制方法，可以为受宽带激励的单自由度强非线性振动系统设计最优控制规律，以使得系统的稳态响应最小化。方法中的随机平均法用来得到受控系统位移幅值的Ito随机微分方程；用随机动态规划原理为系统稳态响应最小化建立动态规划方程；在控制力为有界的条件下，从动态规划方程中可以导出最优控制规律；通过求解FPK方程得到受控系统的响应。本文用一个具体的例子阐述了这一控制方法的实施过程。     

近断层地震作用下弹性位移反应谱的研究

为研究近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,该表达式可以反映震源机制和场地土等因素的影响作用。研究结果表明：提出的近断层地震弹性位移设计反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,可以应用于近断层地震作用下结构的抗震设计中。     

负载加速度反馈的伺服系统谐振抑制

谐振常常造成伺服系统不稳定,影响其控制性能.首先建立光电控制系统的动力学方程,分析了谐振和反谐振产生的原因.伺服系统同样也受到反谐振的影响,并且反谐振出现在谐振之前.由于间隙和摩擦的影响,谐振往往会随之变化,很难用固定的陷波器去补偿.提出一种负载加速度反馈控制算法减小谐振的影响,由此形成三闭环控制模式.根据提出的加速度反馈算法3条准则设计加速度控制器,采用此控制方法速度闭环带宽提高了5Hz左右,谐振峰减小了15dB.并且200Hz以后的谐振迅速衰减,提高了系统的稳定性.     

一类多体系统的非完整运动规划最优控制

研究一类带有非完整约束的多体系统运动规划问题。由于非完整约束的存在,运动规划和控制问题比一般的多体系统要困难得多。讨论了非完整系统的特性及可控性条件,利用无限维优化和控制理论,结合非完整控制系统特性,以系统耗散能量为性能指标,给出一类非完整运动规划的最优数值方法。最后将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人,仿真结果实现了该类非完整系统的运动规划。     

基于惯容-弹簧-阻尼的结构减振研究

层间隔震技术是一种新的减震控制方法。建立了附加惯容器的层间隔震混合控制系统分析模型,推导了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的动力特性公式,分析了模型计算参数对动力特性的影响。建立了基于反应谱的地震响应预测公式,并采用时程分析法进行验证;研究了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的响应控制效果,对关键参数的影响进行了分析。研究结果表明：惯容器对层间隔震结构的地震响应具有一定的控制作用,所建立的分析方法能较好预测附加惯容器的层间隔震混合控制系统的地震响应,惯容器可实现对位移及加速度双控制的目标。研究结果可作为附加惯容器的层间隔震结构地震响应预测分析方法,并为层间隔震混合控制系统设计提供参考。     

附加惯容器的层间隔震系统简化分析及地震响应研究

层间隔震技术是一种新的减震控制方法。建立了附加惯容器的层间隔震混合控制系统分析模型,推导了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的动力特性公式,分析了模型计算参数对动力特性的影响。建立了基于反应谱的地震响应预测公式,并采用时程分析法进行验证;研究了附加惯容器的层间隔震混合控制系统的响应控制效果,对关键参数的影响进行了分析。研究结果表明:惯容器对层间隔震结构的地震响应具有一定的控制作用,所建立的分析方法能较好预测附加惯容器的层间隔震混合控制系统的地震响应,惯容器可实现对位移及加速度双控制的目标。研究结果可作为附加惯容器的层间隔震结构地震响应预测分析方法,并为层间隔震混合控制系统设计提供参考。     

楼板系统振动的多输入多输出主动优化控制

轻质楼板系统易受居住者步行、跳舞和有氧运动之类活动激励产生人体不适的振动。如何使用多个激励器、传感器即多输入多输出控制策略抑制楼板振动是一个新挑战,也是近年来国内外研究热点。本文建立起一个新的适于楼板振动控制的多输入多输出主动优化控制策略与算法,可同时优化确认激励器/传感器对的放置位置与每个通道的反馈增益;提出一个新颖的综合性评价性能指标PI,不仅包含楼板系统振动能量,而且包含输入的控制能量,对该指标最小化,不仅实现系统振动能量的最小化,而且实现输入能量的最小化,这将带来激励器经济可行的实现。模拟计算结果表明,提出的新控制策略及其算法能十分有效、快速地抑制楼板系统振动响应。     

多重调谐质量阻尼器参数优化的一种改进算法及其应用

提出了一种抑制主系统风振响应为主兼顾质量调谐阻尼器(TMD)子系统相对位移响应的参数优化算法,据此对控制九江桥吊杆风振的多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统的参数优化设计进行了研究,结果表明:按通常以主系统响应最小为目标的MTMD参数优化算法所得的参数,TMD子系统的相对位移响应过大,其构件易疲劳损伤,影响减振效果,增加维护成本.按改进后的优化算法,可获得更合理的结果.     

基于瞬时最优控制神经网络的建筑结构主动控制研究

改进一种基于瞬时最优控制的神经网络训练算法。本方法以瞬间最优控制价值函数最小化为训练目标,考虑了地震输入的能量,利用最速下降梯度法计算权值的改变量,并对敏感度矩阵进行近似处理,可解决神经网络控制中神经网络控制器难以获得的训练输入/输出样本对的难题。该方法适合多输入/多输出结构体系,整个推导过程都是针对此体系进行的。文中通过对一个三层框架结构体系进行有效的仿真计算,说明了算法的有效性。     

简谐波地震动反应谱研究

简谐荷载作用下单自由度体系的动力反应是典型的结构动力学问题,也是地震工程中研究结构地震反应的基础.对简谐地震动反应谱特性的研究有利于认识地震动、尤其是近场地震动的特性以及它对结构地震反应的影响.基于结构动力学的基本理论,推导了简谐地震动作用下,单自由度体系的理论解、瞬态解和稳态解.分析了简谐地震动全解反应谱、稳态解反应谱和瞬态解反应谱的特性并讨论了它们之间的关系.研究结果表明:在简谐地面加速度作用下,高频地震动也可以引起长周期结构产生很大的位移反应,且最大位移反应出现在结构的瞬态自由振动阶段.这不仅揭示了近场地震动对结构反应的重要影响,也从另一个侧面揭示了近场地震动的潜在破坏作用,而且提出了在近场情况下结构抗震不可忽略结构的瞬态自由振动影响的观点.