建筑结构非线性地震反应的△t最优采样预测控制

本文讨论建筑结构非线性地震反应的采样控制，考虑控制力限值和时滞的影响，使结构反应的目标函数在控制力对 生作用的采样周期△ｔ内取极小值。仿真结果表明，本文提出了的△ｔ最优采样测控制算法有较好的控制效果。     

高层建筑非线性地震反应的半主动H∞控制

针对国内外学者多数集中于研究地震激励作用下结构线性反应的振动控制的现状，采用MR阻尼器作为控制装置，提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑非线性反应的半主动H∞控制；通过观测楼层的加速度和半主动控制力，构建了适用于半主动控制的Kalman-Bucy状态估计器。该方法有效地考虑了地震荷载的不确定性。对一个受控的20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析，并与其他控制策略的结果进行了对比分析。结果表明，半主动H∞控制是一种性能优良的控制策略，能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应，减小强烈或罕遇地震对建筑结构的破坏。     

3层钢结构非线性地震反应的变增益模糊控制

设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下建筑结构非线性反应的变增益模糊控制算法,建立了量化因子、比例因子与结构响应之间的关系.考虑地震加速度的影响,对量化因子进行了在线自调整.对受控的3层钢结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与其它的控制策略进行比较.结果表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用变增益模糊控制算法,能有效抑制建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏.     

压电变摩擦阻尼器对高层建筑非线性地震反应的模糊控制算法

设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,通过模糊控制算法建立了施加在压电变摩擦阻尼器上的电压与结构的响应之间的关系.对一个受控的20层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与别的控制策略进行比较.结果表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用模糊控制算法,能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏.     

神经网络对结构地震反应的预测及试验研究

本文基于神经网络对非线性系统具有辨识和预测功能，并结合具有二阶收敛效应的Levenberg—Marquardt算法，采用一多层前馈网络对建筑结构的地震反应进行了预测。首先以一三层钢筋混凝土结构的振动台试验数据对网络结构进行批量训练，然后用未曾训练的地震波数据对结构进行地震反应预测，并与试验数据进行对比，分析结果表明：Lev—enberg—Marquardt算法能快速收敛，神经网络能准确地预测结构的地震反应。     

全反馈主动的时间滞后效应

本文针对高层建筑地震反应的主动ＴＭＤ控制，应用最近提出的全反馈主动控制法，详细地探索了主动结构控制中控制力时间滞后对结构地震反应主动控制效果的影响。     

基于智能算法的高层建筑非线性地震反应的MR阻尼器半主动控制

研究了第三阶段结构振动控制的Benchmark问题;设计了基于模糊神经网络的控制器模型;采用磁流变(MR)阻尼器作为控制装置,对一座20层Benchmark建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析。首先,通过神经网络对足尺MR阻尼器进行了动力特性的辨识;其次,在设计模糊神经网络控制器时,提出了分区控制的设计思路。将智能控制器半主动控制下的仿真结果与样本LQG控制进行了对比分析。结果表明:提出的智能控制器能有效抑制高层建筑结构的非线性地震反应;与样本LQG控制相比,由于智能控制器的内在鲁棒性和对结构非线性反应控制的稳定性,在非线性结构的振动控制中有很大的应用潜力。     

两种结构预测控制律的研究

为了解决结构控制计算复杂及控制力迟时等问题,用GM(2,1)模型模拟了地震作用,深入研究了控制力的预测和迟时控制方法。采用模糊控制和次优控制方法研究了受控结构的减震效果。研究表明,两种控制方法均能有效地减小结构的地震反应,通过合理选取控制系统的参数,次优控制方法能取得接近模糊控制的控制效果。     

结构非线性振动的自适应模糊滑模控制

结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段,表现出非线性行为,而总体上说,结构非线性振动还没有系统、有效的控制方法.本文主要研究了结构非线性振动的自适应模糊滑模控制算法,用模糊系统来自适应地逼近非线性系统以实现滑模控制力,同时采用模糊系统消除滑模控制所带来的抖振现象,并给出了模糊滑模控制器和自适应律的设计.仿真模型采用3层和20层的Benchmark非线性结构模型,每层均设置一个采用自适应模糊滑模控制算法的控制装置,计算出其在地震输入下的结构响应,然后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法能够充分发挥自适应模糊控制和滑模控制的优点,较好地实现对结构在地震作用下非线性振动的控制,并得到令人满意的结果.     

建筑结构振动控制的趋近律滑移模态方法

本文应用变结构滑移模态控制理论中控制律设计的趋近律方法,对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了系统研究,推导了基于指数趋近律和幂次趋近律的变结构控制律表示式,讨论了最大控制力受到限制时控制力的确定方法。算例对比分析结果表明,本文控制方法能有效地减小结构的地震响应,具有较好的工程应用前景。     

用高阶单步法作结构非线性地震响应及瞬时振动控制

本文将高阶单步β法用于多自由度体系的非线性地震反应分析及瞬时最优主动控制，通过算例仿真分析可知本文方法应用于结构的非线性时程反应分析较其它常用算法具有精度高，无条件稳定，可靠性好等特点，利用本文方法作主动控制的瞬时最优算法，获得了此其它瞬时最优算法更好的控制效果。     

模糊神经网络在高层建筑横风向振动控制中的应用研究

提出了模糊神经网络方法控制高层建筑横风向风振反应。通过观测部分楼层加速度和控制力输出，建立了模糊神经网络控制器，解决了传统控制中有限的传感器数目对系统振动状态估计的困难．利用模糊神经网络控制器预测结构的控制行为，消除了闭环控制系统中存在的时滞。利用模糊神经网络控制器的自学习能力来确定模糊规则和语言变量隶属函数，解决了土木工程复杂结构模糊控制中，难于依据专家的主观经验来确定模糊控制规则和语言变量隶属函数等困难。模糊神经网络方法的优势在于算法自身的鲁棒性，处理结构非线性、参数不确定性及时变等问题的能力。通过对基准建筑的刚度不确定性分析，讨论了模糊神经网络控制器的鲁棒性。仿真分析表明，模糊神经网络控制策略能有效地抑制高层建筑的横风向风振反应，控制效果略优于LQG控制，而拥有LQG控制不具备的诸多优点。     

结构地震反应的预测控制方法研究

本文采用自回归（ＡＲ）模型对运动加速度进行短时在线预测,进而提出考虑时滞现象的离散状态方程形式的预测模型,对受控结构未来某时段内的状态和输出进行估计。通过邓预测性能指标函数的滚动优化求现实时控制律。仿真分析表明,本文方法在一需增加控制力作用的情况下,较瞬时最优控制和原有预测控制更好的抑制了结构的地震响应,且对控制系统的时滞问题解决良好。     

模型结构的压电摩擦阻尼减振控制试验研究

在压电摩擦阻尼器力学性能试验的基础上,对一安装有压电摩擦阻尼器的模型结构进行了地震模拟振动台试验研究。利用MATLAB/Simulink软件平台和dSPACE软硬件资源,建立了压电摩擦阻尼结构控制系统的仿真模型,采用快速控制原型技术对模型结构进行了地震反应振动台试验。通过振动台试验验证了地震作用下提出的压电摩擦阻尼器和以速度响应为输入的模糊控制方法调节阻尼器控制力的有效性。试验结果表明,提出的压电摩擦阻尼器能够根据结构的响应实时调整阻尼器的摩擦力,可以有效减小模型结构在地震作用下的位移反应和加速度反应。     

基于非线性随机最优控制的大跨度斜拉桥地震响应Benchmark问题研究

大跨度斜拉桥Benchmark问题的振动控制研究是当前国际结构控制研讨会的重要议题之一。以美国Bill Emerson Memorial斜拉桥第二阶段Benchmark模型为研究对象,在非线性随机动力学与控制的拟哈密顿理论体系框架下,运用基于随机平均法和随机动态规划原理的非线性随机最优（NSO）控制策略,对地震作用下的Benchmark模型进行MATLAB仿真分析。将最优控制力和性能评价指标与线性二次型Gauss（LQG）控制的计算结果进行对比,得出非线性随机最优控制策略能够更加有效地抑制斜拉桥的地震响应,提高结构的动力稳定性和抗震能力,具有更好的控制效果,对实际桥梁工程的振动控制具有较强的指导意义和适用价值。     

底层大空间高层建筑地震反应的混合控制研究

根据底层大空间高层建筑地震反应的特点，提出了采用混合控制系统ＨＤＳ－ＡＭＤ控制该类建筑地震反应的方法，并对其进行了振动台试验研究和计算机仿真分析。研究结果表明，采用本文提出的混合控制方法具有理想的控制效果而且易于实现，因而具有广阔的应用前景。     

建筑结构振动控制的改进滑模砰砰方法

本文将滑模控制和最优控制中的砰砰控制相结合,对建筑结构振动控制的滑模砰砰方法进行了研究。由于在建筑结构中应用的作动器多为液压形式,作动器很难适应正负极限控制力间的快速转换,为此本文给出了改进滑模砰砰控制律,用指数函数代替符号函数。考虑到安装传感器数量的限制,给出了有限状态输出的滑模砰砰控制方法。文中还给出了确定作动器最大控制力的近似方法。算例表明,文中所给出的方法能有效地减小结构地震峰值响应,且具有对结构固有参数变化较好的鲁棒性。改进滑模砰砰控制具有重要的实际应用价值。     

控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法

本文研究用于控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法，首先简述粘弹性阻尼器的控制原理，进而研究具其实际应用的可行性，具体步骤是先建立粘弹性支撑杆的单元复刚度矩阵，求解结构等效阻尼比，在此基础上，进行阻尼器参数设计，提出了适合于一般钢结构的方法和适合于剪切型钢结构的简便方法，然后在算例中采用振型叠加法，进行地震反应时程分析，验证了阻尼器对高层钢结构建筑地震反应控制的较好效果。     

框架结构地震反应分析的有限元模型

本文提出一种用于框架结构地震反应分析的有限元模型。模型中采用四结点平面应力等参单元模拟上部框架结构的梁柱构件。地基中通过设置底部透射边界和侧面捆绑边界以考虑结构一地基的相互作用。文中算例表明上述框架结构地震反应分析的有限元模型给出了合理的结构地震反应，可进一步用于地震时结构几何与非线性响应直至结构破坏时的计算机仿真。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构在强震作用下的非线性分析——Ⅰ.理论与方法

本文运用结构动力分析与钢筋混凝土结构非线性有限元理论,采用等效杆系模型对强震作用下的钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行非线性时程分析。考虑了杆件的弯矩-轴力相互作用,钢筋粘结滑移的影响以及P-△效应。算例表明,本文方法及其程序计算时间及占用内存少。同时亦能很好地解释震害和预测地震时结构可能发生的破坏。