建筑结构地震响应的MR阻尼器PID半主动控制

根据建筑结构的特点进行了结构上的简化计算,并采用了磁流变（MR）阻尼器的Bingham模型及PID半主动控制算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比,数值结果表明：在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度取得了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显的优于被动控制。     

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。     

相邻结构的减震控制研究

分析了2相邻结构中附设减震器体系的动力反应,利用优化原理得到减震器的刚度和阻尼系数,并用ANSYS模拟了此体系在不同场地上的地震反应。结果表明,减震器能有效减小体系的地震反应。     

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.     

基于可控阻尼的框架结构地震反应半主动控制分析

首先分析位移、速度和加速度联合反馈的线性最优主动控制策略,并由此设计最优控制力,然后分析了采用可控阻尼器实现的半主动控制策略。在半主动控制下对一栋设置磁流变(可控)阻尼器的10层框架结构进行地震响应分析,研究了楼层位移、层间位移角、楼层速度与楼层加速度等地震反应,并将其结果与主动控制的地震响应进行对比,表明半主动控制亦能得出较好的减震效果,并由此分析了磁流变阻尼器的阻尼系数时程曲线。结果表明,半主动控制效果可以接近主动控制效果,设置可控阻尼器的框架结构在半主动控制下能显著地降低结构的位移、速度和加速度。     

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。     

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。     

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。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

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。     

采用ER阻尼器作斜拉索半主动振动控制的试验研究

提出了基于ER/MR阻尼器的半主动控制算法对斜拉索进行振动控制,并进行了振动控制试验。该算法建立在离散时间系统的基础上,并考虑了EP/MR阻尼器的力学特性而发展起来的,因此具有很大的应用价值。首先通过模态降阶的理论,减少了系统的自由度数目,使系统更易于控制。在阻尼器采用Bingham模型的半主动控制策略的基础上,应用更符合阻尼器实际力学特性的双粘性模型,提出了相应的改进办法。然后在试验室建立了缩尺比为1∶12的一根12m长的斜拉索试验模型,考虑到ER阻尼器与MR阻尼器具有相似的力学特性,选用ER阻尼器作为作动器,完成了斜拉索半主动振动控制的试验研究,并与理论结果进行了比较,两者吻合良好。     

确定桥梁半主动控制阻尼器位置的简便方法

提出了按照主动控制力的大小数值来确定桥梁半主动控制阻尼器位置的方法,并通过一座大跨桥梁纵向地震反应半主动控制计算分析,验证了该方法的有效性,在分析和总结计算结果的基础上,提出了一些关于桥梁减震控制中阻尼器位置的建议。     

空间结构磁流变阻尼器的半主动控制

磁流变液阻尼器是一种连续可调的智能材料阻尼器,可将磁流变阻尼器与空间结构杆件组合形成智能空间结构,具有良好的振动抑制作用,对结构节点的位移和速度都有很好的控制效果。以控制下顶点竖向最大位移和无控制下顶点竖向最大位移的比值作为控制效果评价标准,研究发现随着磁流变阻尼器最大阻尼力的增大,控制效果的增加越来越不明显。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的瞬时最优半主动控制

根据瞬时最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,并利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明磁流体阻尼器控制结构的半主动控制能显著减小主次框架的振动加速度,能有效地降低主框架的振动位移,其控制效果优于被动控制。     

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。     

巨型框架多功能减振结构脉动风振反应的线性最优半主动控制

根据线性最优主动控制的原则,提出了同时控制位移、速度和加速度的最优主动控制策略,导出了修正Riccati方程。由此利用磁流体阻尼器,对巨型框架多功能减振结构的脉动风振反应进行了半主动控制,表明该结构体系的半主动控制比被动控制能更显著地减小主、次框架的振动加速度,能更有效地降低主框架的振动位移。