陈静[1]2003年在《带裙房高层建筑的半主动逻辑控制》文中提出针对带裙房高层建筑地震反应的鞭梢效应问题，以瞿伟廉教授和徐幼麟教授提出的“ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的半主动控制”理论为起点，采取理论分析、计算机仿真和地震模拟振动台试验等研究手段，首次将基于泛布尔代数的逻辑控制方法引入结构控制领域，提出了半主动逻辑控制方法，包括单MR阻尼器半主动逻辑控制A、B、C和多MR阻尼器半主动逻辑控制D、E、F等六种。 2002-2003年在香港理工大学，首次进行了单／多MR阻尼器阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的数字仿真和地震模拟振动台系列试验。设计和制作了MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的试验结构模型，对结构模型的动力特性进行了理论计算与实时测试。开发了结构仿真系统并完成了结构地震反应的仿真试验。建立了振动台试验系统，开发了试验控制软件，提出了“自动数据分解法”及其软件实现，确定了试验结构模型反应的获取方法。提出了多MR阻尼器控制系统观测点的选取与传感器布置的一般原则，解决了实际试验工作中的问题。 地震模拟振动台试验结果表明：MR阻尼器的Passive off方式是外部电源被切断时的最低控制效果，能消除原结构地震反应的鞭梢效应，并使主楼和裙房的地震反应有一定的减少，六种半主动逻辑控制方法的减振效果比passive off方式更好，多MR阻尼器控制的效果优于单MR阻尼器。本文提出的半主动逻辑控制方法的主要优点是快速、简单，不需要控制对象和MR阻尼器的数学模型，能充分应用MR阻尼器的非线性，可靠性高，鲁棒性强。半主动逻辑控制方法不依赖结构体系模型和外界扰动影响，只依赖于逻辑控制算法自身，简化了分析过程，增强了控制效果，且对不同激励的适应性强，比目前广泛应用的部分最优控制算法的控制效果和鲁棒性好，是一种新的具有工程应用价值的结构智能半主动控制方法。
陈静, 瞿伟廉, 徐幼麟[2]2003年在《MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法》文中进行了进一步梳理针对MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的特点,提出了一种MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法,并用此方法对12层带3层裙房的高层建筑进行了试验控制。结果表明,此种方法简单,工程实现容易。
瞿伟廉, 陈静, 徐幼麟, C, L[3]2004年在《带裙房高层建筑地震反应控制振动台试验研究》文中研究说明2002年9月在香港理工大学成功地进行了带裙房高层建筑地震反应控制试验研究。设计和制作的结构模型是带3层裙房的12层高楼剪切模型,在裙房顶层与主楼之间安装单MR阻尼器形成MR阻尼器耦联结构模型。MR阻尼器采用美国LORD公司摩擦型MR阻尼器,并且选用其配套产品计算机电流控制器对其进行控制,控制系统采用德国dSPACE公司实时控制系统。对独立主楼、独立裙房和原结构模型的动力特性进行了辨识;对结构模型进行了ElCentro地震动作用下的地震反应振动台试验;以作者提出的MR阻尼器半主动逻辑控制算法,对MR阻尼器耦联的结构模型进行了地震反应振动台试验。试验结果表明:用MR阻尼器耦联主楼与裙房,采用半主动逻辑控制方法进行控制,能有效抑制主楼的鞭梢效应并使主楼和裙房的地震反应减小。
彭云鹃[4]2006年在《结构振动的神经网络控制方法研究》文中研究说明中国是世界上地震灾害最严重的国家。土木工程结构振动控制可以有效地减轻结构在车辆、风、地震等动力作用下的反应和损伤累积,是结构抗振减振和防灾减灾积极有效的方法和技术。开展结构智能控制的研究能有效解决结构控制领域中不确定性系统的控制问题。利用神经网络的学习能力,使它在对不确定性系统的控制过程中自动学习系统的特性,从而自动适应系统随时间的特性变异,达到对系统的最优控制。神经网络以其特有的自学习、自组织、联想记忆和并行处理等功能,对提高结构的抗震能力,减少震害损失具有重要意义。 本文将神经网络控制应用到带裙房高层建筑结构地震反应控制中,分析了受地震波激励的带裙房高层建筑结构模型的运动方程及其状态空间形式方程,研究了MR单阻尼器耦联结构的地震反应模型和MR阻尼器数学模型,讨论了带裙房高层建筑的神经网络控制原理及其控制器的设计。 本文研究了BP神经网络的改进学习算法,分析了神经网路训练样本的产生,确定了神经网络模型,利用MATLAB/Simulink工具实现了改进的BP神经网络训练算法,并给出了训练结果。该算法提高了网络训练的速度和精度。 针对独立主楼、独立裙房和MR阻尼器的结构模型,设计了无控制情况下和基于改进BP算法的神经网络控制情况下带裙房高层建筑仿真程序,分析了不同地震波作用下这两种控制模型的仿真结果。 仿真结果表明神经网络控制是一种简单、有效的控制方法,可以有效地减小带裙房高层建筑结构在地震波激励下的加速度和位移响应,减震效果十分明显,为神经网络控制在实际抗震设计中的应用打下基础。
赵鑫[5]2006年在《土木工程结构振动的模糊控制算法研究》文中指出随着越来越多的高层建筑拔地而起,如何减小建筑在地震时的振动成为人们研究探讨的课题。土木工程结构振动控制是在传统抗震抗风设计方法之后发展起来的研究结构控制的理论、方法和措施的一门新兴学科。结构控制分为被动控制、主动控制及半主动控制。它们采用非承重的控制装置施加控制力来减缓结构本身的振动反应,能够最大效能地发挥这些装置的减震作用,使用合适的控制方法对这些装置进行控制是研究的重点。 本文在对国内外结构控制领域的研究现状分析之后,针对高层带裙房建筑的振动模型,在分析其结构运动方程的基础上应用模糊控制算法对具有12层主楼,3层裙房的高层建筑模型进行控制仿真,即采用模糊控制策略来控制半主动控制装置MR阻尼器的作用力输出。模糊控制作为智能控制的一个分支能够很好地将熟练操作人员的主观经验和直觉纳入控制系统,它从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统。本文对仿真结果进行了细致的描述,包括顶层位移和速度时程曲线,最大值和均方根值的详细列表,与无控制时的结果比较得出减幅百分比,效果明显。 本文在应用了基本模糊控制器对结构模型控制之后,对原来的模糊控制器进行了改造,即对关键的叁个因子进行自动的调整,构成自调整因子模糊控制器。对该控制器的仿真结果也进行了详细的描述。最后用柱状图的形式对无控制时和基本模糊控制器和改造后的模糊控制器的减震效果做了直观的展示。由于仿真涉及各种模型及大量的加载数据、输出数据和图形,为了便于演示,采用Matlab自带的GUI图形用户界面编写了演示程序。 仿真结果表明,模糊控制方法不依赖精确模型、实现起来非常简单,能有效地控制MR智能阻尼器,减小高层建筑各层的位移及速度。它为模糊控制在实际抗震工程中的应用提供了理论依据,也为探索其他控制方法提供了很好的参考。
閤东东[6]2010年在《利用主从结构相互作用的被动控制研究》文中研究指明由于人口密集、土地有限,现代城市中相邻建筑结构之间的间距可能过小,些高层建筑也可能因使用功能要求设计成多个子结构组成的主从结构。在大地震作用下,相邻建筑结构间发生碰撞的可能性很大。采用耗能减震装置来连接相邻结构,利用结构间的相互作用耗能,这样既能吸收一部分地震能量,又可以避免结构间的碰撞,因此,开展相邻结构振动控制研究具有重要的意义。本文综合应用理论分析、数值模拟验证等手段在如下几个方面进行了研究,取得了一些有价值的成果：(1)基于双体单自由度体系间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数的理论表达式,通过理论推导得出相邻多自由度结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数与相邻结构的第一阶自振圆频率以及总质量有关的推论。以一个过滤白噪声激励下的不同高度相邻多自由度结构模型为例,通过大量的数值分析得出了结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数取值,并将参数化研究结果与基于理论表达式求得的结果进行比较,发现二者吻合良好。(2)将相邻结构振动控制体系运用于带裙房双塔楼结构中。对过滤白噪声激励下大底盘双塔楼结构间阻尼器优化参数的参数化结果和理论结果进行了比较,结果表明可取两塔楼结构的第一阶自振圆频率和塔楼总重计算得到阻尼器优化参数。对相邻结构控制体系与共享调谐质量阻尼器控制体系进行了比较,结果表明前者比后者更实用。以某一实际双塔楼结构为例,通过比较确定性地震波作用下阻尼器优化参数与理论结果的差别,证明了双体单自由度体系间Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数表达式的实用性。(3)对考虑结构参数和阻尼器参数变异性的相邻结构振动控制体系进行了分析。结合某利用阻尼器连接的相邻随机结构,分析了其在确定性地震波激励以及随机演变地震激励下的响应,结果证明相邻结构振动控制体系具有鲁棒性,能够有效削弱地震作用下结构的随机响应。(4)采用改进遗传算法程序包对相邻结构间阻尼器位置进行了优化设计。基于相邻多自由度结构的第一阶自振圆频率和总质量,求得了Kelvin型和Maxwell型阻尼器优化参数。对采用二进制编码的遗传算法交叉算子和变异算子进行改进,解决了确定性数目的阻尼器在相邻结构间位置优化问题。将位置优化设计后的相邻多自由度结构响应与等效的双体单自由度体系响应进行了比较,研究结果表明,对于高度相同或者不同的相邻结构,基于等效双体单自由度体系求相邻多自由度结构间Kelvin型和Maxwell型阻尼器的优化参数是可行的。(5)对近断层地震激励下相邻结构间连接的粘滞流体阻尼器性能进行了研究。采用Bouc-Wen模型模拟结构的滞回特性,并采用常规地震波(底波)与模拟近断层特性的等效速度脉冲进行迭加生成若干条近断层地震波。通过大量的参数化研究得到了合适的粘滞流体阻尼器阻尼系数。基于阻尼器的滞回曲线、最大冲程以及最大输出力,对阻尼器的特性进行了评价。数值分析结果表明,安装阻尼器后的相邻结构动力反应大大减小；在加速度峰值相同的不同近断层地震波激励下,粘滞流体阻尼器的优化阻尼系数相差不大；以目前的技术条件可以制造出满足工程要求的流体阻尼器。
陆赢祺[7]2002年在《两结构互联体系的高效阻尼控制》文中研究说明本文对两结构互联体系的高效被动阻尼控制问题进行了数值模拟分析和振动台试验研究。主要内容如下： 1．考虑阻尼器的非线性滞回特性，对两结构高效被动阻尼控制体系(HEDMS)的地震反应及体系参数对控制效果的影响进行了仿真分析。结果表明，通过选择适当的控制装置工作参数，HEDMS装置能充分利用体系中各子结构之间的相互作用，高效地发挥履历型阻尼器的耗能能力，取得显着的减震控制效果；两子结构频率对控制效果有较大的影响。 2．在仿真分析的基础上，设计制造了两个钢框架模型和软钢阻尼器控制装置，对两结构互联体系高效被动阻尼控制进行了模拟地震振动台试验研究，完成了小震、中震和大震等工况下的振动台试验。试验结果表明，只要选择合适的控制装置工作参数，HEDMS控制装置能有效地削减受控结构的内力反应，降低受控结构的位移和加速度反应，具有较好的控制效果，是一种有较高的可靠性和较好的控制效果的被动控制装置。 3．对两结构互联体系高效被动阻尼控制的理论结果和试验结果进行了对比分析，进一步证实了HEDMS装置的有效性。 4．在理论和试验研究的基础上，提出了在两(多)结构互联体系高效阻尼控制研究中需要进一步深入探讨的一些问题，并就结构控制的未来发展作出展望。
陈莉[8]2008年在《升船机结构振动逻辑控制的研究》文中认为中国是世界上地震灾害严重的国家之一。对土木结构工程而言,在地震作用时,使其结构不受或减小破坏从而降低地震灾害具有重要的意义。升船机是大型水利枢纽工程中提升过往船舶的重要工具,与多级放水船闸相比它可以使船舶过坝的时间大大减少。升船机结构是一种高柔结构,当受到地震作用时,其下部筒体结构的侧移刚度很大,而顶部单层厂房柱的侧移刚度很小,这种巨大的刚度突变引起升船机顶部厂房强烈的鞭梢效应。因此,减小其鞭梢效应成为当前一个非常重要的研究课题。泛布尔代数是20世纪80年代在布尔代数基础上发展起来的一种新型逻辑工具,它具有不同状态的布尔数,能够描述复杂过程。泛布尔代数逻辑控制(以下简称“逻辑控制”)是以泛布尔代数为基础的新型计算机控制理论。逻辑控制作为一种新型智能控制,已被用于诸如空调温度控制、水泥磨配料过程和纸机纸张定量等方面。目前,逻辑控制已成功运用到MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑中。在结构防震控制方面,采用逻辑控制算法进行振动控制可谓已经起步,但其运用于升船机结构的研究尚属首例。首先,本文介绍了目前结构振动控制和升船机结构减振控制的发展和现状,以及逻辑控制的研究现状。第二,介绍了升船机结构的技术参数,在了解升船机结构的动力学模型基础上,构建了升船机的结构仿真模型,并对无控制作用下升船机结构地震反应进行了仿真,验证了此时升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。第叁,以抑制升船机顶部厂房的地震鞭梢效应为研究目标,根据逻辑控制规则,设计了九点、二十五点和二十七点逻辑控制器,并将它们运用于升船机结构进行仿真。最后,比较分析了不同逻辑控制器对该模型的适用性和控制效果,并做了有控制与无控制作用时的比较。仿真结果表明,逻辑控制方法简单、灵活、方便,可以有效地减小升船机结构在地震波激励下的鞭梢效应,减震效果十分明显。其中,升船机结构在二十五点逻辑控制器作用时的减震效果最为明显。得出结论:将对象的运动过程进行细致的划分,会使得系统的预期性能指标得以更好的实现。
卢曰万[9]2005年在《结构振动控制的模糊神经网络控制研究》文中研究表明升船机是大型水利枢纽工程中提升过往船舶的重要工具,与多级放水船闸相比它可以使船舶过坝的时间大大减少,具有显着的经济和社会效益。但由于它是一种高柔结构,受到地震作用时,升船结构下部简体结构的侧移刚度很大,而顶部单层厂房柱的侧移刚度很小,这种巨大的刚度突变会引起升船机顶部厂房强烈的鞭梢效应。因此,减小其鞭梢效应成为当前一个非常重要的研究课题。本课题来源于国家自然科学基金重点项目“土木工程结构振动的智能控制”(50038010)。 针对升船机地震反应的鞭梢效应问题,本文采取理论分析、计算机仿真计算和建立实时仿真系统进行试验等研究手段,将模糊控制理论和神经网络控制理论引入结构控制领域,应用模糊神经网络控制方法,即采用模糊控制策略来控制MR阻尼器的作用力输出,并在模糊控制过程中加入逆模式神经网络模块,逆模式神经网络能很好的模拟MR阻尼器的逆向模型,能通过结构响应和模糊主动控制力产生合适的控制电流,从而可以对MR智能阻尼器实施连续控制,较好的提高系统控制性能。 本文在分析升船机结构和MR阻尼器模型的基础上,确定了基于模糊神经网络控制的智能控制系统,并进行了仿真计算;在仿真研究的基础上,建立了基于dSPACE的升船机结构振动智能控制实时仿真系统,采用RCP(Rapid Control Prototyping)技术来实现对升船机结构模型的实时控制。 实时仿真试验结果表明:模糊神经网络控制方法不依赖于精确模型、调节简单,该方法能有效控制MR智能阻尼器,从而达到很好的控制效果;通过仿真计算与试验结果的比较,证实了数值仿真方法的正确性,同时也充分说明模糊神经网络控制方法的有效性。
程明家[10]2009年在《陶瓷辊道窑温度智能逻辑控制方法的研究》文中提出陶瓷行业作为一个能耗较大的工业部门,消耗的能源中,80%以上用于烧成和干燥工序。陶瓷窑炉的温度控制的优劣直接决定了产品的质量和能源的利用率。窑内温度易受外界因素影响,如不及时稳定的调节,将严重影响产品的成品率和能源的浪费。因此有效及时控制窑内温度成为当前一个非常重要的研究课题。泛布尔代数逻辑控制(以下简称“逻辑控制”)是以泛布尔代数为基础的新型计算机控制理论。逻辑控制作为一种新型智能控制,已经用于诸如空调控制、纸张定量控制、升船机控制、带裙房高层建筑等方面。在温度控制方面,将逻辑控制算法运用于陶瓷辊道窑温度智能控制的研究尚属首例。首先,本文介绍了目前陶瓷辊道窑系统控制和窑内温度控制的发展和现状,以及智能逻辑控制的研究现状。第二,介绍了陶瓷辊道窑的结构概况,以及辊道窑煅烧过程中的温度特性;其次着重介绍了陶瓷辊道窑窑内温度测量方法;最后在详细介绍温度概念的情况下,提出了窑炉温度控制模型,为以后的仿真研究打下理论基础。第叁,介绍智能逻辑控制系统的控制原理、控制特点及组成,以控制窑内温度偏差、偏差变化率为研究目标,根据逻辑控制基本理论及其控制规则,分别建立九点、二十五点控制模型,并将它们运用于辊道窑温度模型进行仿真。第四,介绍PID控制器的研究,应用Ziegler-Nichols法进行PID参数整定,并应用于模型并仿真。将九点、二十五点控制器应用于模型并仿真。比较分析了不同逻辑控制器对该模型的适用性和控制效果,并做了智能控制器作用时与PID控制器作用时的比较,分析不同控制器控制效果不同的原因。最后,介绍温度控制系统的工艺流程及智能逻辑控制方法在控制系统的应用尝试。仿真结果表明,逻辑控制方法简单、灵活、方便,可以有效地减小窑内温度在干扰下出现的偏差,控制效果十分明显。其中,温度在二十五点逻辑控制器作用时的控制效果最为明显。得出结论:将对象的运动过程进行细致的划分,会使得系统的预期性能指标得以更好的实现。
参考文献：
[1]. 带裙房高层建筑的半主动逻辑控制[D]. 陈静. 武汉理工大学. 2003
[2]. MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法[J]. 陈静, 瞿伟廉, 徐幼麟. 地震工程与工程振动. 2003
[3]. 带裙房高层建筑地震反应控制振动台试验研究[J]. 瞿伟廉, 陈静, 徐幼麟, C, L. 地震工程与工程振动. 2004
[4]. 结构振动的神经网络控制方法研究[D]. 彭云鹃. 武汉理工大学. 2006
[5]. 土木工程结构振动的模糊控制算法研究[D]. 赵鑫. 武汉理工大学. 2006
[6]. 利用主从结构相互作用的被动控制研究[D]. 閤东东. 华中科技大学. 2010
[7]. 两结构互联体系的高效阻尼控制[D]. 陆赢祺. 北京工业大学. 2002
[8]. 升船机结构振动逻辑控制的研究[D]. 陈莉. 武汉理工大学. 2008
[9]. 结构振动控制的模糊神经网络控制研究[D]. 卢曰万. 武汉理工大学. 2005
[10]. 陶瓷辊道窑温度智能逻辑控制方法的研究[D]. 程明家. 武汉理工大学. 2009
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