环境试验室热工系统传递函数模型试验研究

针对环境试验室热工系统多变量、大时滞、非线性的控制难题探讨了其传递函数模型.首先,根据各被控回路的动态热工特性,推导得出了其微分方程和传递函数模型.然后,根据模型参数辨识要求,试验研究了各回路的动态响应特性,得到了各回路的时间序列试验数据;利用试验数据和最小二乘法,完成了各回路传递函数模型参数的辨识和模型阶次的对比分析,得到了各回路的传递函数模型.最后,利用传递函数模型,采用规则自提取模糊控制方法仿真研究了基于送风系统调节和热水系统调节的环境试验室温度模糊控制,得到了较好的控制仿真效果,为进一步试验研究环境试验室热工系统的模糊控制提供了理论基础.     

基于滞环继电控制的空调室温滞后模型参数辨识方法

基于VAV空调系统控制原理分析了送风量调节过程中导致室温滞后响应特性的主要因素,研究了VAV空调系统动态调节过程中室温对系统调节量滞后响应特性的描述及建模方法。分析继电反馈控制技术和VAV空调系统室温滞后一阶惯性加时滞环节传递函数之间的关系,提出了基于滞环继电反馈控制的室温滞后特性模型辨识方法。通过闭环响应试验,研究了送风量调节过程中室温对末端风阀开度和送风机转速的动态响应特性,根据试验结果完成了室温滞后特性一阶惯性加时滞环节传递函数模型参数的辨识,并通过与开环响应试验结果的对比,验证了该方法的有效性和实用性。结果表明,在没有被控对象先验知识的前提下,该方法可以实现室温对末端风阀开度和送风机转速的一阶惯性加时滞环节传递函数模型参数的辨识,且随着滞环系数的增大,计算结果具有收敛性,符合其在线应用要求。     

一种基于粒子群算法的暖通空调过程对象辨识方法

暖通空调系统运行效果的好坏依赖于控制系统。传统的控制过程中PID参数需要专业人员根据工程经验进行设定,往往控制精度不够,鲁棒性差。而基于系统传递函数的PID控制虽然表现性能良好,但实际使用过程中往往由于不能得到准确的传递函数而受到限制。采用粒子群优化算法对所研究的暖通空调对象进行模型参数的辨识。在辨识过程中,首先将空调系统中涉及的某个被控对象的传递函数设置为二阶滞后模型,然后采用粒子群优化算法对模型参数进行在线辨识。通过将目标函数设置为最小化模型输出与系统实际输出的偏差值而得到最优参数解,从而得到被控对象的传递函数。通过2个算例说明该方法过程简单、结果准确,且具有一定的鲁棒性。     

电液伺服阀控液压缸系统及其主回路的频域辨识

系统辨识是通过试验来建立系统模型的一种归纳方法。本文利用频域辨识的基本原理，对电液伺服阀控液压缸系统及其主回路的数字模型（传递函数）建立，作了较详尽的理论分析和试验研究。通过对系统进行实测和计算机仿真，证实了所建立模型的可行性，并以此模型为基准，研究了系统的动态性能。     

《围护结构动态负荷传递函数模型合成的系统辨识法》的补充说明

分析了《对上海交大〈围护结构动态负荷传递函数模型合成的系统辨识法〉读后感》所作评论的正确性 ,指出该文作者并未完全理解原文的研究目的、研究内容和写作方式 ,而且一些观点也有错误。     

基于频域辨识的振动台控制参数整定方法研究

地震模拟振动台控制参数是决定系统性能的主要因素之一,采用简谐信号扫频作为辨识输入激励振动台系统,由实际输入输出信号通过最小二乘频域拟合辨识得到系统传递函数,通过辨识模型的控制参数理论计算得到振动台的三参量理论控制参数,经微调得到实际系统参数。仿真计算表明:所提出算法可以得到较理想的控制参数,该方法可应用于振动台三参量控制参数整定。     

小区采暖供热量的一步预报

本文以哈尔滨师范大学供热锅炉房的实测供热量和室外空气温度为依据,采用单输入/单输出CAR(可控自回归)模型对供热系统进行统一建模,从而提出小区采暖供热量的一步预测。这对供热锅炉的运行管理及燃料耗量的估计是有益的。 系统规模的辨识由低阶开始,然后逐次增加模型阶数,并用F检验对模型自动筛选。辨识过程由以下三部分组成:(1)递推最小二乘估计;(2)模型阶的F检验;(3)子阶和时滞的F检验。     

高阶系统降阶的新方法——稳定方程表(阵列)及其应用

本文提出了稳定方程表(阵列).文中导出一种求取稳定降阶模型传递函数的分母的新方法.给出了利用稳定方程表(阵列)的稳定降阶反演与匹配原传递函数的Markov参数和时间矩的Padé逼近技术相结合的算法.介绍了应用基本性能指标和支配频率的频率响应数据简化高阶传递函数为低阶模型的途径.只要原高阶系统稳定,就保证了降阶模型的稳定性.文中方法易于推广到多变量系统.举例说明了提出的方法。     

透光率脉动絮凝投药自控系统动态模型

采用现场试验的方法对透光率脉动絮凝投药自控系统的动态模型进行了辨识以建立其数学模型,并对所求传递函数的正确性进行了验证,为系统控制器的设计和现场控制参数的整定提供了必要的理论依据.     

自辨识方法优化建筑墙体动态热特性模型的分析讨论

当使用系统辨识方法建立建筑墙体动态热特性模型时,通常将时间离散模型的阶次通常设为定值.但实际情况是墙体模型阶次不仅与墙体本身特性有关,而且还受到墙体所在位置和测量环境的影响.因此,阶次为定值时,计算的结果精度往往较差.使用自辨识模型阶次的方法来确定墙体模型阶次.计算结果表明:建筑墙体动态热特性模型的模型阶次不是固定的,使用自辨识模型阶次的方法能够提高结果的精度.     

井点抽水时饱和分层地基的传递矩阵解

从直角坐标系下三维Biot固结问题控制方程出发,引入位移函数,并对各个变量进行关于时间t的Laplace变换和关于x、y的双重Fourier变换,得到了z=z处和z=0处的8×8传递矩阵;根据各土层间以及井点抽水作用处的连续条件、边界条件,并结合传递矩阵的性质和Laplace-Fourier逆变换技术,求得井点抽水时饱和分层地基的真实解答。数值计算结果表明,随着井点抽水时间的增加,饱和多层地基的地表位移逐渐增大。     

反应系数与传递系数的合成及室温计算

提出计算围护结构内侧空气温度的合成反应系数方法与Ｚ传递函数系数方法,明显地简化了计算步骤,降低了计算量。给出了多壁面反应系数与传递系数的合成公式,并探讨了其数值特性,实例计算效果良好。     

含分数阶的无限地基交互作用时域阻尼抽取法

 以含分数阶的动力方程为研究背景,主要研究含分数阶的结构–地基交互作用的阻尼抽取法。首先推导含分数阶的阻尼抽取法结构–地基动力交互作用时域基本公式;其次,根据模态变换来解耦动力方程,并把其转换为传递函数的表达形式;然后,借助于Oustalop微分滤波器算法把分数阶传递函数近似表示为整数阶传递函数;最后转换为状态方程并组装得到系统的状态和输出方程,进而通过四阶龙格–库塔算法求出交界面作用力;最后给出一个计算实例并进行分析比较。     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

Optimal placement of steel diagonal braces for upgrading the seismic capacity of existing structures and its comparison with optimal dampers

In this study, the optimal placement of X steel diagonal braces (SDBs) is presented to upgrade the seismic response of a planar building frame. The optimal placement is defined as the optimal size and location of the SDBs in a frame structure. Steady state response of the structure evaluated at the undamped fundamental natural frequency is defined by means of transfer functions that are independent of initial values and the input excitation. The objective functions are chosen as the amplitude of transfer function of the top displacement and the amplitude of transfer function of the base shear force evaluated at the undamped fundamental natural frequency of the structure. In the optimization procedure, the stiffness parameters of the added braces are described as the design variables. Principal optimality criteria are derived using Lagrange Multipliers Procedure. The obtained nonlinear equations are solved with “Steepest Direction Search Algorithm”. Sensitivities of the objective functions are determined analytically. A simplified algorithm for the state of the base shear force as the objective function is also proposed. The response of the structure is examined for both of the objective functions in terms of the transfer function. Seismic rehabilitation with SDBs is compared to the rehabilitation with viscous dampers. Therefore, a total equivalent stiffness parameter is defined so that the transfer function amplitude of the top displacement of building structure with SDB attains the same value with the transfer function amplitude of the top displacement of building structure with optimal dampers based on the top displacement. The time history analysis is performed using El Centro earthquake ground motion records to demonstrate the validity of the proposed design method. The results of the numerical procedure point out that the proposed procedure based on the transfer function of the base shear force and the top displacement can also be beneficial in the rehabilitation of seismic response of the structures.     

An investigation of the composite action of an FRP/concrete prismatic beam

A novel composite/concrete beam has been fabricated to use two component materials, fibre-reinforced polymer composite and concrete, to their best advantage. The concrete and composite are wholly under compressive and tensile strains, respectively, together with any shear strain components, except where under direct compression at the supports. The shear transfer at the interface between these two components requires investigation and this paper describes six techniques used to develop this connection to give the most efficient shear transfer in order for the whole beam to act compositely. The six methods are used independently of one another and include the use of indents in the vertical walls of the permanent composite shuttering retaining the concrete, bonding the concrete to the permanent shuttering, forming the shear connection by using bolts through both the concrete and permanent shuttering, two methods using a resin injection to fill a pre-formed gap between the concrete and permanent shuttering and finally using an adhesive compatible with freshly made concrete. It was concluded that the most appropriate method of ensuring complete composite action between the two component materials was to bond the cured concrete to the permanent shuttering along the two vertical sides. However, this is not a practical option as it assumes that the concrete is removed from the mould after it has cured and then bonded back into the permanent shuttering. It is suggested that the best practical method is to use the adhesive compatible with freshly made concrete which still gave an adequate level of composite action.     

青岛财富中心超限高层结构分析与设计

针对青岛财富中心(228m高)超限高压建筑,详细介绍其转换框支剪力墙及工程结构体系、抗震加强措施、风荷载反应和地震作用分析,并介绍了高位箱形转换层的受力分析及型钢混凝土组合转换梁的设计.分析表明:工程的抗震性能指标和抗风性能指标均满足相应规范的要求,采用型钢混凝土组合梁可以有效减小断面提高抗剪承载力.     

基于分段荷载传递法的桩网路堤结构荷载效应整体分析模型

为了系统分析桩网支撑路堤结构的荷载传递效应,首先基于单元分析模型和Marston埋管理论,考虑到路基荷载应力重分布时竖向应力水平和界面剪切强度发挥的影响,采用分段平衡控制方程结合边界位移协调的方法,建立了路基荷载传递分析的分段解析模型;在此基础上,考虑垫层加筋的张拉膜效应影响,结合复合地基桩土相互作用的简化分段分析,根据应力、位移连续性条件,建立路基–加筋(网)垫层–刚性桩复合地基联合作用的桩网支撑路堤结构荷载效应整体计算模型并给出求解方法,明确了桩、土间的荷载分担。通过与工程实测结果的对比,验证了该计算模型的可靠性,并算例分析了路基模型界面剪切强度发挥、筋材兜提效应和垫层材料性能等因素的影响规律,可为桩网支撑路堤结构荷载传递机制的研究提供参考。     

双塔柔性连体结构地震响应等效试验电路设计与实现

针对一非对称阻尼耗能双塔连体结构,建立了对应的动力分析模型和振动方程,推导出该结构体系的传递函数矩阵,并对所获得的传递函数进行基于动力特性相同原则的等效降阶处理,得到该结构体系在‘THBCC-1型信号与自动控制试验台’上进行试验分析的等效电路图。分别采用试验电路模拟和数值仿真两种方法对该连体结构进行天然地震荷载EL-Centro1940波作用下的地震响应研究,研究结果表明:等效模拟试验电路模型和原系统具有较好的相似性,两种分析方法所获得地震响应的结果非常的接近,说明了本文所提方法分析连体结构地震响应的有效性。     

A second degree approximation for the calculation of the transfer function coefficients for heat conduction through walls

Calculation of the conduction transfer function coefficients using a state space representation requires the transient governing differential equation to be discretized in space by the use of finite difference or finite element methods, in order to obtain a set of first order differential equations. The use of FEM to discretize the media gives an additional advantage due to it is possible to use a higher order approximation of the dependent variable, which gives us a better accuracy with less elements. In this paper, the transient heat flow problem is tackled using a quadratic finite element. The variational formulation for the governing differential equation is developed, the Ritz approximation to construct the finite element formulation is used and the approximation functions are presented using a normalized local coordinate system for elements with three equally spaced nodes for the one-dimensional problem. The 2D transient problem is presented using a rectangular 8 node element. Results with 1, 2 and 3 three-node elements are compared with the ASHRAE conduction transfer functions for the 3, 5, 6, 8 and 32 wall groups and a 2D-example is given.