GMM作动器在高压输电塔结构抗震控制中的优化布置研究

本文的目的是分析GMM作动器在高压输电塔结构中的优化布置方法。方法采用MATLAB软件编写了适应度函数程序,并利用遗传算法工具箱进行了相应的优化计算,编写了LQR控制算法程序,输入EL-Centro地震波,进行了无控结构、受控结构在随机布置和优化布置GMM主动控制系统时的地震响应分析。结果表明,GMM主动控制系统对高压输电塔结构的地震响应控制效果明显,一般情况下,受控结构在优化布置时的地震位移响应可比无控结构的地震位移响应减小35%左右,并且比随机布置时的地震位移控制效果要高20%。本文对高压输电塔结构的动力特性和振动控制进行了研究,得到了一些对实际工程抗震设计具有参考意义的结论。     

结构主动变刚度·阻尼控制系统及其优化设计

介绍了一种新型开关控制型的半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的装置组成及其减振控制机理,阐述了该系统所特有的反应放大原理,建立了该控制系统的运动方程。基于瞬时最优控制的思想推导了该控制系统的开关控制律。为了充分发挥该控制装置的作用,优化了主动变刚度.阻尼装置的参数设计,并基于遗传算法研究了主动变刚度.阻尼装置在结构中的空间位置优化方法。计算机仿真分析结果显示,主动变刚度.阻尼系统是一种性能非常优越的半主动控制系统,所推导的瞬时最优半主动开关控制律是很有效的。对不同数目的主动变刚度.阻尼装置进行位置优化,结果表明,所提出的位置优化方法对于优化多个主动变刚度.阻尼装置的位置是相当高效的,可以最大限度地发挥该控制系统的性能。     

结构半主动控制研究中存在的若干问题

近年来,半主动控制系统在国内外受到了诸多关注,取得了很大的研究进展,但是仍然存在明显的不足之处。本文提出了半主动控制系统研究过程中有待解决的若干关键问题。首先综述了各种半主动控制装置和对应控制律设计的研究现状,然后分析了它们各自的优缺点。此外,也就足尺控制系统研发、控制律设计、控制装置优化和时滞补偿等半主动控制系统中的共性问题进行了分析,并给出了相应的建议。研究指出:常规变刚度控制系统抑制振动频带窄,并且不利于结构的加速度反应控制;粘性变阻尼控制与被动阻尼控制相比仅在结构远离共振时才有意义。     

高耸结构半主动控制及安装调试技术

通过介绍半主动控制系统的工作原理,简要概括半主动控制技术近年来的发展现状,综述其在控制理论、试验研究方面的进展以及在实际工程中的应用。最后,以主动变刚度控制系统AVS为例,阐述半主动控制系统在结构中发挥的作用及其安装调试的一般过程。     

地震作用下高层建筑平移-扭转耦联振动的控制

本文根据结构振动控制的基本理论，提出了TMDLP（TunedMassDamperwithLeverandPendulum）控制系统，用其控制高层建筑的水平振动和扭转振动。运用摄动理论求解耦联振动的特征方程，节省了计算机的存贮空间，加快了计算速度。文中对TMDLP控制系统各参数进行了优化分析，并对一个刚心和质心偏离较大的20层框架一剪力墙结构施加TMDLP控制。结果表明，该控制系统能显著降低建筑物的水平地震反应和扭转地震反应，并克服了TMD控制系统用于实际工程结构时存在的若干问题，对工程设计和抗震加固具有重要意义。     

结构振动△t最优采样控制

本文讨论结构振动的采样控制。采用振型分我妥法将结构振动控制系统时间连续的基本方程离散化。应用经典的最优控制理论讨论结构振动采样控制，结果说明，由于引起结构振动的荷载不能事先得知，黎卡堤闭环控制不满足最优条件。本文提出适合于结构振动控制的△t最优采样控制和拟△t最优采样控制。实例结果表明，建议的控制策略是实际有效的。     

高层结构抗风控制研究

介绍了在结构工程抗风与抗震设计中具有广阔应用前景的人工神经网络系统和结构振动控制方法,分析了被动调频质量阻尼器用于风振控制存在有效频带窄的问题后,提出采用神经网络提供主动控制力的主动控制方法,并通过神经网络系统对结构响应进行了预测,从而进一步提高了控制系统的性能。     

考虑土-结构动力相互作用影响的结构神经网络控制

将人工神经网络控制理论应用于软弱地基上建筑结构地震反应的主动控制分析中。通过训练神经控制器NNC (Neural networkController)预测结构控制力 ,由神经模仿器NNE (Neural networkEmulator)预测结构对地震力的反应来修正NNC的输入 ,从而实现结构的主动控制。数值模拟表明 ,神经网络控制系统能够有效地控制结构的地震反应 ,且对地震输入有很好的自适应性 ,在设计神经网络控制系统时 ,应考虑土—结构动力相互作用的影响。     

混合控制技术在高层建筑风振控制中的应用研究

伴随结构理论、工程技术的快速发展以及轻质高强材料的大量涌现,高层建筑不断地向更高的方向发展。对于高层及超高层建筑来讲,尽管风荷载没有地震作用那么强烈,但是风对高层及超高层的作用却极其频繁,每年由其造成的损失比地震灾害还要大。混合控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点,它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,相比单纯的主动控制能节省大量的能量,因此将其应用于高层建筑风振控制当中有着良好的工程应用价值。     

高耸电视塔主动控制应用研究

在研究高耸电视塔主动控制的理论与实现问题的基础上，通过实例分析，说明主动控制对高耸电视塔是可行的，效果是显著的，它还能有效控制意料不到的干扰（环境荷载的随机性和结构计算的难准确性），是其它控制类型所莫及的了最后还指出了有待于进一步研究的问题。     

基于能量回收的土木工程结构振动控制

为了解决土木工程结构振动的主动和半主动控制技术对外界电源过分依赖的问题,系统回顾了基于能量回收与利用的各种结构振动控制系统.在此基础上,提出了一种自供电磁流变阻尼器减振系统,实现了振动控制的自供电与传感;指出了该系统的应用前景、亟待解决的问题和进一步的研究方向.研究结果表明:该系统既可以作为具有自适应特征的被动控制装置,也可以设计为半主动控制系统,同时该系统还可以和其他结构控制系统组合使用.     

大连市某高层建筑风振和地震反应的主动质量阻尼(AMD)控制分析与设计

本文以大连市某大型高层钢筋混凝土结构为背景,进行了高层建筑结构抗风抗震的AMD主动控制分析和方案设计。首先,根据实际工程数据建立了结构动力分析的计算模型,编制了风荷载随机抽样程序,给出了用于分析的典型风荷载和地震波动荷载样本。其次,进行了脉动风荷载作用下AMD控制系统物理参数和控制算法软参数的优化分析,得到了AMD子系统的最优质量、刚度和阻尼等物理参数。然后,在AMD子系统取得最优参数的情况下,进行了结构脉动风荷载作用下和常遇地震作用下AMD主动控制的反应分析;计算结果表明,采用AMD主动控制系统可以使结构的风振加速度控制效果达40％以上,大幅度提高规范要求的风振舒适度,对常遇地震作用下位移反应的控制效果也可以达到40％左右。最后,仿真分析了AMD控制结构平动-扭转耦联振动的控制效果。此外,本文还给出了实际工程结构进行AMD主动控制设计的一般性步骤,可供类似高层建筑结构进行AMD主动控制分析和设计时参考。     

基于SIMULINK的建筑结构模糊控制仿真

本文将模糊理论应用于结构的主动控制,并将MATLAB中的模糊工具箱和SIMLINK相结合进行了仿真.采用了改进的可调整模糊控制规则,并结合一个实例探讨了隶属函数、模糊控制规则、论域以及模糊子集划分对控制效果的影响,验证了控制的有效性,并得到了几个有益的结论.     

地震激励下非线性结构的隔震换能控制

隔震换能控制装置具有隔震换能和主动控制的双重作用,将该装置安装在建筑结构的隔震层处就构成了隔震换能控制系统。隔震层一般采用橡胶垫等强非线性材料,应用通常的线性分析方法,难以反映该系统的动力特性。本文应用MATLAB提供的s-function建立了描述非线性结构的状态空间模型,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。通过仿真分析,探讨了隔震层刚度及其非线性特性对隔震换能控制系统振动控制效果的影响。     

基于大跨空间网架结构主动控制的新型超磁致伸缩材料作动器优化配置研究

首先基于新型超磁致伸缩材料(GMM)设计了一种新型作动器,并对其进行了试验研究,获得了其本构方程.利用结构振动模态方程提出了遗传优化算法中的主要参数——优化性能指标;利用MATLB所提供的遗传算法工具箱并结合前述结论确定了作动器最优布置位置.最后利用所编制的LQR主动控制程序对一平板网架结构进行了不布置及随机布置与优化布置该作动器下的地震响应对比分析.结果表明:优化布置该新型作动器后结构地震响应明显减弱,从而验证了该新型作动器在结构主动控制中应用的有效性及遗传优化算法对于此类问题进行研究的可行性.     

土木工程结构振动控制研究方法综述

介绍了结构振动控制的概念和目前已有的结构振动控制的方法,即被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制.介绍了各种控制方法的相关理论,提出了结构振动控制今后有待进一步研究的课题,并对其今后的发展趋势做了展望.     

三类结构抗震控制措施控制效果的比较与分析

本文对结构抗震控制的主动控制、被动控制和半主动控制等三类控制措施的控制效果进行了比较与分析。文中以瞬时最优控制算法为基础 ,推导了分别安装有三类结构抗震控制措施的结构的运动方程 ,得到了三类结构抗震控制措施在时域内的控制算法和控制律 ,并依据等效最优控制算法对不同控制参数进行了优化设计。通过对一受El Centro波激励的 36层高层建筑结构实施三类抗震控制的数值仿真分析 ,比较了三类结构抗震控制措施的控制效果 ,结果表明主动控制效果最好 ,半主动控制效果次之 ,而被动控制效果最差 ;半主动控制的控制效果虽比主动控制差一些 ,但其不需外界能源 ,控制可靠性高 ,易于在工程中实现。由此可得出结论 ,半主动控制极具发展前途 ,可在工程中推广应用     

非线性底板隔震建筑的主动控制

非线性底板隔震建筑的主动控制１引言结构抗震设计的主要目的是将地震反应限制在一定范围内，以确保结构的安全性和居民的舒适性。为了控制地震反应，可使用像底部隔震器这样的被动控制系统。橡胶支座（迟滞系统）和滑动支座（摩擦系统）均可作为隔震器，而这些隔震器的主...     

预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展

在预应力混凝土斜拉桥的施工中几何线形和结构内力的控制非常重要，据此介绍近年来我斟在这一方面的新进展，应用现代工程控制理论中自适应控制的思想形成控制系统，其中主要在结构参数辨识和现浇主梁底模标高的实时修正等关键技术上有了突破，并经过几座大跨预应力混凝土斜拉桥的实践取得了成功的经验。     

时滞对桥梁半主动控制和主动控制的影响

桥梁减震半主动控制和主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁控制效果的影响规律,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,采用粘滞阻尼器对一座大跨连续梁桥进行了减震控制地震反应数值计算。结果表明,时间滞后对半主动控制和主动控制的影响趋势基本相同,均会使控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会增大桥梁地震反应和使地震反应发散,但是半主动控制出现减震效果为零的滞后时间和地震反应发散的滞后时间均比主动控制更加长一点,这显示了半主动控制的优越性。