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.     

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。     

安装复位型压电摩擦阻尼器模型结构控振试验研究

设计具有复位功能的压电摩擦阻尼器,据输电塔模型结构受力及变形特点提出两种阻尼器安装方式,即杆件连接与绳索连接;对模型结构进行模拟地震振动台试验研究。基于两种阻尼器安装方式特点,建立以应变响应及速度响应为输入的模糊控制策略;测试EL-Centro地震波作用时输电塔结构模型在无控、被动控制及模糊控制下的地震响应。结果表明,压电摩擦阻尼器能有效减小模型结构的地震峰值效应;以应变、速度响应为输入的模糊控制算法,系统简单易于实际工程操作,能据结构动力反应实时调整阻尼器的摩擦力实现对结构减振控制。     

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。     

压电变摩擦阻尼器减振结构的数值分析

基于对压电陶瓷驱动器和金属摩擦阻尼器力学性能的分析,将两者结合并提出智能压电摩擦阻尼器,通过合理设定压电驱动器电场强度与阻尼器相对位移和速度的系数,提出了位移和速度相关型、具有拟粘滞或拟摩擦阻尼力模型的压电摩擦阻尼器,并建立了相应的半主动控制的阻尼力规则。对两自由度结构地震反应的压电摩擦阻尼半主动控制和多种被动阻尼控制进行了分析和比较。结果表明:半主动和拟粘滞型压电摩擦阻尼均对结构的位移和加速度反应有良好的控制效果。     

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。     

非线性结构利用摩擦阻尼器振动控制的优化设计

研究了强烈地震作用下非线性结构中摩擦阻尼器的参数优化问题。非线性结构的恢复力和摩擦阻尼器的滞回特性分别用连续的Bouc-Wen模型表示,利用遗传算法以相对性能指标为目标函数对阻尼器的参数进行优化,比较了不同地震波下摩擦阻尼器的减震效果。取一个八层结构为例进行计算,结果表明,摩擦阻尼器能有效地减小非线性建筑结构在强烈地震下的响应,Bouc-Wen模型能够较好地模拟摩擦阻尼器的滞回性能,使用遗传算法优化后摩擦阻尼器的参数,提高了结构的减震效果。     

公路桥梁振动控制的变论域自适应模糊控制算法

采用变论域自适应模糊控制(VUAFLC)算法对地震作用下公路桥梁非线性振动控制的Benchmark问题进行研究.变论域自适应模糊控制算法通过在线调节模糊控制器的输入和输出变量的论域来改善传统模糊控制(FLC)算法的性能.基于Lyapunov函数方法设计了输出论域的自适应律.桥梁在不同场地类型和幅值的地震作用下的仿真分析结果表明,基于VUAFLC算法的主动分散控制策略能够有效抑制结构的地震响应;在控制力峰值几乎相等的条件下,控制效果优于传统的模糊控制算法和LQG最优控制算法.     

基于压电摩擦阻尼器的自调整模糊控制

通过压电驱动器的出力性能标定试验,建立压电摩擦阻尼器的最大摩阻力表达式;采用基于解析表达式的自适应模糊控制方法,设计含有四个调整因子的规则自调整模糊控制器;综合运用MATLAB语言、GUI工具以及SIMULINK工具箱建立输电塔模型结构无控和模糊控制时的数值模拟系统,分析结构在不同工况下的地震响应和控制效果。结果表明:自调整模糊控制系统能够根据模型结构的动力反应实时改变压电摩擦阻尼器的控制力,且相比传统模糊控制表现了更好的控制效果;自调整模糊控制后,除一层的速度峰值略有放大外,模型结构其余各层的位移和速度峰值响应都得到较好地抑制,且在结构层间变形较大的第三层表现最好的控制效果,位移峰值减小44.64%,速度峰值减小37.96%。     

压电摩擦阻尼器的自适应控制抗震分析

根据压电摩擦阻尼器反应迅速的特点设计局部速度反馈控制,作为局部控制策略。局部速度反馈控制使压电摩擦阻尼器的摩擦力同阻尼器两端的相对速度成正比,使具有局部速度反馈控制的压电摩擦阻尼器有粘滞阻尼的特点,能够抑制结构位移和速度响应,而且又不会对结构的加速度响应产生剧烈影响。试验结果表明局部速度反馈控制,用于调节压电摩擦阻尼器阻尼特性是十分有效的,它可以使结构在不增加加速度响应的条件下降低结构的位移和速度响应。