半主动TLCD对偏心结构的离散模糊变结构控制

采用在结构水平双向设置TLCD半主动控制装置的方法,对偏心结构在多维地震作用下的离散模糊变结构控制问题进行了研究.首先建立了结构-TLCD扭转耦联控制系统微分方程及其离散化状态空间表达,然后阐述了基于模糊逻辑的变结构控制的基本策略,最后应用该模糊变结构控制策略对一个五层偏心结构的TLCD半主动控制问题进行了仿真分析.仿真分析的结果表明,该方法在对结构的平动反应和扭转反应都能起到较好的减震效果的同时,还具有对结构固有参数不确定性的较强的鲁棒性.     

基于市场机制的TLCD半主动控制方案

基于市场机制控制是利用市场来模拟复杂的控制系统,用销售商和消费者来代替控制器和受控结构,从而将整个控制系统离散化,对结构的振动实施有效的控制。本文将基于市场机制的控制理论应用于TLCD半主动控制,提出了一种新的TLCD的半主动控制方案,即基于市场机制的TL CD半主动控制方案。首先建立TLCD-结构控制体系的运动方程,给出了半主动控制方案,用一个单自由度结构为例来阐述基于市场机制的TLCD半主动控制方案并对控制系统进行分析。然后用一个五层结构来验证这种方法的有效性。结果表明,基于市场机制的半主动TLCD开关控制不仅减振效果好,而且节约能量,简单易行,便于在实际工程中应用。     

基于广义预测控制的结构半主动控制研究

相对于主动控制和被动控制来讲,半主动控制具有一些更好的特色,对结构控制的应用有着较强的吸引力。本文以可调液柱阻尼器(TLCD)作为作动器来实现结构半主动控制,考虑到TLCD具有非线性阻尼特性,为了使结构控制能够顺利实现,本文采用了阶跃控制函数。为了使TLCD能够应用于实际结构,本文研究了基于离散状态方程的广义预测控制方法,并提出了单向控制策略。本文最后给出了计算实例。算例表明这一方法是有效的。     

考虑控制延时影响的相邻建筑结构的离散变结构振动控制方法

研究了基于离散变结构控制算法的考虑控制延时影响的相邻建筑结构体系地震反应半主动控制的基本设计和计算方法。首先,建立了相邻结构体系的力学模型及连续运动状态方程,并将其离散化成标准离散状态方程形式。其次,简要地讨论了离散变结构控制器的设计方法,包括切换平面的选择及离散趋近率的构成．最后,应用本文方法对主楼12层,裙房5层的实例结构进行了数值仿真分析,结果表明,该控制方法不仅能有效抑制相邻结构地震反应的鞭梢效应,而且在控制延时存在的情况下,仍能保证系统的减震性能和稳定性。     

结构振动的滑模变结构半主动控制

研究应用磁流变阻尼器(MRD)对结构振动半主动控制的算法和原理。研制并对磁流变阻尼器进行了阻尼特性实验，采用非线性滞回双粘性模型描述磁流变阻尼器的阻尼特性，模型结果与实验结果非常一致。采用滑模控制算法和趋近律方法设计了半主动控制器。利用滑模控制方法所建立的控制器，本文给出了地震激励下结构振动半主动控制算例。计算分析表明，半主动滑模控制具有控制效果明显、鲁棒性好等优点，是一种非常有发展前途的控制方法。     

半主动摩擦阻尼器的模糊次优Bang-Bang控制

结合Takagi-Sugeno型模糊逻辑和次优Bang-Bang控制,提出了一种新的控制算法一模糊次优Bang-Bang方法.将该方法应用于半主动摩擦阻尼器的结构控制,对其减震效果和适应性进行了研究.数值结果表明,本文提出的方法不仅能有效地减小结构的地震响应,而且对不同强度的地震动有较强的适应能力.     

调液阻尼器对结构扭转耦联振动控制的优化设计

提出了利用调液柱型阻尼器(Tuned Liquid Column Dampers,简称TLCD)和环形调液阻尼器(Circular Tuned Liquid Column Dampers,简称CTLCD)来控制偏心结构在多维地震作用下扭转耦联振动的方法。采用遗传算法,在双向地震作用下,对调液阻尼器的相关参数进行优化。选取了两种目标函数,一种只考虑最大的楼层反应,另一种考虑结构所有自由度的反应。用一个12层的偏心结构作为算例,进行优化计算,结果表明,采用第二种目标函数得到的阻尼器的参数,能有效降低结构的平动反应和扭转反应。     

地震作用下高层建筑结构的分散模糊迭代学习控制研究

针对地震作用下高层建筑结构的模糊半主动振动控制方法进行研究,引入分散控制的策略,将模糊逻辑理论与迭代学习控制算法原理相结合,提出分散模糊迭代学习控制DFILC（Decentralized Fuzzy Iterative Learnin gContr01）算法,并应用于高层结构地震反应振动控制中。对某20层钢结构Benchmark结构模型进行数值计算与分析,结果表明,采用分散控制策略的DFILC算法可以有效地抑制结构地震反应,相对于集中控制的单一失效分散控制系统的可靠性更强且数据实时处理效率大为提高;同时,模糊逻辑理论的运用解决了模型的不确定性和外扰的非线性。     

地震作用下巨子型有控结构的半主动控制研究

在巨子型有控结构(MSCSS)的巨结构、子结构之间设置磁流变(MR)阻尼器,利用模糊神经网络建立了MR阻尼器的控制规则,并且运用遗传算法对控制器的规则库进行优化,研究了MSCSS在地震作用下的半主动控制问题。时程分析结果表明:在El-Centro地震波和Taft地震波作用下,本文建立的MR阻尼器均能很好地发挥调频子结构的减振功能,使巨结构的响应大为减小,两种地震波下结构顶层位移响应最大值的降幅分别为64%和74%,而层间位移响应的减小幅度也分别达到42%和61%。利用概率密度演化算法计算了结构在强度-频率双非平稳地震谱激励下的随机振动,计算结果显示本文对MSCSS进行的半主动控制能够使结构顶层位移均方响应峰值降低79%,提高了结构的抗震性能。     

MR减振驱动器用于结构振动控制的算法研究

提出了四种半主动控制算法 ;针对安装有MR减振驱动器的三层剪切型结构仿真分析了各种半主动控制算法和被动控制策略的控制效果。仿真分析结果表明 ,MR减振驱动器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的反应 ;施加最大磁场作为被动控制装置时 ,也对结构反应有很好的控制效果     

A multi‐moment transport model on cubed‐sphere grid

A conservative, single‐cell‐based semi‐Lagrangian transport model is proposed in this paper. Using multi‐moment concept, an additional moment, i.e. volume‐integrated average (VIA), is treated as the model variable besides the point value (PV) updated in the traditional semi‐Lagrangian schemes. A quadratic interpolation function is constructed based on local degrees of freedom defined within each single cell. The PV moment is advanced by the semi‐Lagrangian formulation, whereas the VIA moment is updated by a finite volume formulation to rigorously ensure the numerical conservation. The numerical fluxes are computed from the PV moments defined along the boundary edges of the control volume. The scheme is extended to the spherical geometry through the application of the cubed‐sphere grid that eliminates the polar singularity in the conventional longitude/latitude coordinates by using the quasi‐uniform grid spacing covering the whole sphere. The single‐cell‐based scheme is well suited for the treatment of the connections between different patches. A simple quasi‐monotone limiter to the PV moment is applied to suppress non‐physical oscillations. The proposed scheme has been validated via representative benchmark tests and the performance is competitive to other existing transport schemes. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

时滞对结构振动半主动控制效果的影响

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，采用最优控制原理设计了控制器，给出在地震激励下结构半主动控制的仿真计算。研究了时滞对结构振动半主动控制效果的影响。数值结果表明：本文设计的半主动控制策略可有效地减小结构的振动响应，时滞对磁流变半主动控制效果随着时滞的增大而变差，但时滞不会导致该反馈控制系统的失稳。     

Development of a generalized multi‐layer model for 3‐D simulation of free surface flows

A mathematical model was developed for three‐dimensional (3‐D) simulation of free surface flows. In this model, the flow depth is divided into a number of layers and shallow water equations are integrated in each layer to derive the hydrodynamic equations. To give a general form to this model, each layer is assumed to be non‐horizontal with varying thickness in the flow domain. A non‐orthogonal curvilinear coordinate system is employed in the model, to allow for flexibility in dealing with the irregular geometry of natural watercourses. Due to the similarity in governing equations, two‐dimensional (2‐D) depth averaged programs can be developed into a multi‐layer model. The development for a depth averaged program and its numerical scheme is described in this paper. Experimental data and semi‐analytical solutions are used to evaluate the performance of the model. Three different cases of open channel flow are tested: 1‐flow in a straight open channel, 2‐the flow development region in a channel, and 3‐flow in a meandering channel. It is shown that the model has the capability to predict velocity distribution and secondary flows in complex 3‐D flow conditions. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effects of TLCD with maneuverable flaps on vibration control of a SDOF structure

Tuned liquid column damper (TLCD) is a class of auxiliary damping device which is used to dissipate vibrational energy of structures when excited by dynamic loading. Damping control of TLCDs is an important parameter to achieve the maximum benefit of TLCDs when attached to the structure. Herein, a new method of controlling damping is proposed by installing maneuverable flaps into TLCD (TLCD + MF). The damping value of the TLCD is controlled by the closing angle of the flaps. This method is simple in concept, more applicable in construction, and it is an effort to make the TLCD more controllable, (i.e. semi-active). Dynamic characteristics of such TLCD + MF system are investigated in this study. It is observed that by increasing the closing angle, the damping ratio of the TLCD + MF system increases. In addition, it is found that the mistuning of frequency becomes ignorable below the closing angle of 50°. The efficiency of the TLCD + MF in reducing response of structures under harmonic excitation is also studied. It is shown that existence of the flaps improves the performance of combined structure and the TLCD + MF system in terms of damping ratio and structural responses. The TLCD + MF system with the closing angle of 50° reduces the acceleration and displacement responses about 20 % more than conventional TLCDs.     

半主动U型液力阻尼器的结构振动控制

半主动控制系统由于其动力可调范围广、耗能小和内在稳定性好等特点，受到了普遍的关注。基于离复位控制((OTE)算法，本文检验了-变阻尼半主动控制装置-SATLCD的风振控制效果。本文的主要目标是研究OTE算法应用于SATLCD实施结构振动控制的可能性。数值研究确认了SATLCD的有效性和它相对于无控和被动控制的优越性，同时也验证了OTE算法的合理性。