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。     

导管架式海洋平台结构的磁流变阻尼隔震控制

首先针对渤海JZ20-2MUQ导管架式海洋平台结构，建立了应用磁流变阻尼器的智能隔震体系，并通过对导管架式海洋平台结构特点和磁流变阻尼器性能的分析，提出了磁流变限位型阻尼器被动控制、Passive off、Passive on和半主动四种控制方案。然后，分别在冰激振动和地震作用下，对平台隔震结构进行了数值仿真计算，分析比较了不同磁流变阻尼控制方案对平台隔震结构的控制效果以及对隔震层变形的限制作用。结果表明。磁流变阻尼隔震控制方案能有效控制导管架式平台结构的振动，平台结构位移和甲板加速度反应可降低30％以上，隔震层变形可控制在40mm左右的有限范围内。     

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。     

多态混合控制的控制机理

多态混合控制是一种新型的半主动，半被动的结构控制技术，本文揭示了多态混合控制的控制机理，指出了该控制具有明显的自适应性，数值仿真表明，其控制效果显著。     

主动基础隔震结构随机最优控制

本文建立了主动基础隔震结构地震反应控制的状态方程，利用随机控制理论，对该混合控制系统的主动控制装置和被动控制装置同时进行了优化设计，提出了随机最优混合控制算法。给出了这两种控制装置最优参数的表达式，最后用实例验证了这种算法。     

基于双向压电控制器的带分布参数体系地震响应控制

针对带分布参数智能隔震结构,设计出隔震与控制功能于一体的双向滑动压电变摩擦控制装置,该控制装置可以在两个垂直方向滑动产生控制力,同时具有隔震的功能。进一步推导出设置双向滑动压电变摩擦控制装置控制力与输入电压的关系方程。结合双向滑动压电变摩擦控制装置产生控制力的条件,推导出适用于双向滑动压电变摩擦控制装置的半主动控制算法。最后将该控制装置与基于全维状态观测器的序列最优模态控制算法的半主动控制算法结合,用于带分布参数隔震体系的智能控制,仿真结果表明,该控制系统具有良好的控制性能。     

结构主动控制理论及存在的问题

结构振动控制是使结构和控制系统共同抵御外界动荷载的作用,达到控制结构形态,减轻结构动力响应的目的。其研究和应用大体上分为三个领域:基础隔震、被动耗能减振以及主动、半主动和智能控制。本文对主动、半主动和智能控制作了描述,对结构振动控制中的问题做了探讨。     

一种新的隔震换能控制装置及其应用

提出了一种新的结构振动控制装置，该装置具有隔震换能和主动控制的双重功能。将该装置安装在建筑结构的隔震层处，在地震、大风等外荷载激励下结构的隔震层将产生较大的相对运动，由此可以驱动该控制装置发挥作用。此时由计算机控制，根据控制效果的需要可以使得该装置在隔震换能和主动控制的两种工作状态之间适时切换。本文建立了该装置的数学模型，提出了建筑结构隔震换能控制系统的分析方法和控制策略，并给出了一个结构控制仿真分析的算例。     

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。     

基于MRFD的爆炸冲击隔震体系及其半主动控制

为有效减少爆炸冲击荷载对防护工程内人员及设备等的伤害,利用磁流变液阻尼器(MRFD)能够提供连续可调库伦阻尼力的特点,建立了基于MRFD的爆炸冲击隔震体系。对该体系进行了几种基于瞬时最优主动控制算法的半主动控制数值仿真分析,结果表明:选用合适的半主动控制算法及恰当的控制参数,利用MRFD进行冲击隔震,能有效控制结构在爆炸冲击荷载作用下的加速度反应。     

斜拉索-磁流变阻尼器系统半主动控制的神经网络法

磁流变阻尼器具有良好的可变阻尼特性，能用于结构的半主动控制。针对斜拉桥拉索-磁流变阻尼器系统，本文提出了利用神经控制器进行半主动控制的神经网络法，该神经控制器根据过去时刻的加速度响应和控制信号预测下一时间步的控制信号，并给出了训练方法及开展了数值仿真研究。仿真结果显示，采用神经网络半主动控制能取得很好的减振效果，证明该方法是可行的。     

大跨桥梁风致振动的半主动控制

根据桥梁风振效应，初步建立了大跨桥梁风振控制的安全性目标和使用性目标。并针对大跨桥梁风致振动的特点，考虑桥梁风振的参数不确定性，提出了桥梁风振半主动控制的概念，设计了一种新型的可调频率的半主动调质阻尼器，建立了相应的分析方法。以国内一座悬索桥为例，分析了半主动调阻尼器对其风致振动的控制。结果表明，所设计的半主动调质阻尼器用于控制桥梁的风致振动有很好的鲁棒性和控制效果。     

耦合地震作用下的MRD与LRB混合控制结构动力分析

为改善铅芯橡胶支座(LRB)隔震结构的减震效果和适用范围,研究双向耦合地震作用对减震效果的影响。提出3种磁流变阻尼器(MRD)与LRB隔震混合方案,建立其双向耦合地震作用下的动力分析模型并推导出振动控制方程。对7层MRD与LRB隔震混合控制结构进行地震反应分析,3种混合方案在3种工况荷载作用下的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值分别比LRB隔震结构有不同程度的降低。当考虑竖向地震作用时,随着竖向地震作用的加大,结构的地震反应有小幅度的增加,但各种结构方案都具有良好的减振效果。表明各混合方案在各种工况下的各项地震反应均得到了更好的控制,而混合方案3的减震效果更加明显。     

组合隔震结构的振动控制研究

提出了一种新的混合振动控制体系———组合隔震结构振动控制体系,推导了其振动及控制方程,并研究了其振动控制性能。研究结果表明:组合隔振结构振动控制体系能对结构地震响应进行有效控制。     

带限位装置的基础滑移隔震结构的模糊滑模控制研究

滑移隔震体系的复位问题是其难以推广应用的一个突出障碍.基于模糊控制和滑模控制的优点,设计了一种由模糊控制律形成的滑模控制器,并将此控制器加入滑移隔震层中形成混合控制体系.同时,为了充分发挥滑移隔震层的被动控震作用和针对最大控制力可能受到限制时的情况,引入了饱和控制律.以一个八层基础滑移隔震结构模型为例,完成了相应的算例数值分析.算例数值分析结果表明,所提出的这种混合控制方法控制效果明显,不仅能有效地减小上部结构的地震峰值响应,而且能有效地减小基础滑移隔震层的滑移量,使隔震体系具有较好的复位功能;同时由于引入模糊控制律,使得在不降低系统鲁棒性的前提下,达到了削弱控制系统抖振的目的.     

中间隔震层位置变化对混合被动控制体系控制效果影响的试验研究

提出了一种分段隔震结构与相邻结构连接耗能的新型混合被动控制体系。与单一的减隔震体系相比,这种新体系将隔震与阻尼器耗能结合在一起,对不同频域地震动具有较强的鲁棒性。通过振动台试验输入不同频域的地震动,研究了分段隔震结构中间隔震层位置变化对隔震效果的影响。最后将有限元数值模拟与试验结果进行了对比。研究表明：长周期地震波对隔震结构的位移、加速度的影响相较于其他频域地震动更为显著,会使隔震支座超限的可能性增大;中间隔震层位于结构竖向靠中部位置时结构整体动力响应最小;混合被动控制体系可以有效解决高层减隔震结构目前所存在的位移超限、结构整体倾覆等问题,对不同频域地震波激励下的结构响应均有更为优越的控制效果。     

基于库仑摩擦力的结构地震响应混合控制仿真研究

本文铎基于库仑摩擦滑移型基础隔震的混合振动控制问题进行了数值仿真，将运动过程分为滑移期和非滑移期，同时采用变结构趋近律方法进行了控制设计，给出了相应的控制律表达式。结果表明，该混合控制能有效地减少结构各楼层的地震反应，具有较高的工程应用价值。     

基于FRBF-SMC方法的变轨距列车悬挂系统控制策略研究

为确保高速变轨距列车在不同轨距线路上运行的平稳性，采用阻尼可调的二系空气弹簧和磁流变阻尼器，并通过半主动控制方法实现阻尼参数的调节。基于分数阶微积分理论搭建1/4车分数阶天棚阻尼控制的滑模参考模型，提出模糊RBF滑模半主动控制方法，并将其用于变轨距转向架垂向空气弹簧和横向MR阻尼器的半主动控制系统。构建高速变轨距列车悬挂系统半主动控制整车联合仿真模型，对不同轨距线路下变轨距车辆的运行平稳性、稳定性、曲线通过性和半主动控制策略的鲁棒性进行分析，验证了整车半主动控制策略的有效性。     

飞机半主动起落架的自适应控制

结合最优控制和白校正控制理论，给出了半主动起落架的自适应控制策略。建立了起落架缓冲器半主动控制的数学模型，通过分析参数变化对系统性能的影响，进行了半主动控制器的设计。仿真结果有效地征明了用自校正LQG方法控制的半主动起落架在改善飞机的滑行性能和操纵稳定性上有良好的效果。