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

本文建立了用ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应半主动控制的设计计算方法,文中,在导出ER／MR智能阻尼器力学模型的基础上,建立了ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房层建筑结构地震反应的基本方程,并根据瞬时最优主动控制的原则,提出了ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑地震反应半主动控制的基于最优主动控制位移的“开关－耗能”半主动控制策略,应用本文方法对主楼20层,裙房5层的计算结构;受控地震反应的模拟计算结构表明,耦联主楼和裙房的半主动的ER／MR智能阻尼器可有效地抑制带裙房高层建筑结构地震反应的鞭梢效应,并可均匀地减小结构各层的震反应,是一种简单,方便和有效的智能控制装置。     

MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的半主动逻辑控制方法

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。     

基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验

本文针对安装有半主动磁流变阻尼器（MR damper)的一座二层模型结构进行了抗震振动台试验研究，通过采用基于加速度反馈控制策略的两种半主动控制算法进行了在各种地震动作用下模型结构的半主动控制的抗震试验研究，并进行了Passive-on和Passive-off两种被动控制的试验研究。试验结果表明，MR阻尼器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的峰值位移和均方差反应，且半主动控制对结构顶层的峰值位移和均方差的控制效果均优于两种被动控制方法。因此，本文提出的两种半主动控制算法都是有效的，并宜于实现。     

安装复合MR阻尼器的结构振动台试验研究

对不同控制策略下安装有复合MR(磁流变)阻尼器的模型结构进行了振动台试验研究.在El Centro地震动激励下,基于线性二次高斯(LQG)和广义预测(GP)两种控制算法,针对半主动控制系统、MR阻尼器以恒定电流(-0.5A(Passive-on 1)、0A(Passive-off)、2A(Passive-on 2)的控制系统,以及由半主动控制方式和基础隔震组合而成的混合控制系统,在WINCON/SIMULINK实时控制软件平台下对一个1:4的三层钢框架模型进行了地震模拟振动台试验.试验结果表明:基于复合MR阻尼器的控制系统是有效的,无论是被动控制、半主动控制还是混合控制,都显著降低了模型结构各层的加速度、位移响应;复合MR阻尼器在不通入电流时具有一定的被动控制效果;采用考虑时滞自补偿的广义预测控制效果要好于LQG控制,并且这两种控制策略的都能以较被动控制小的控制力达到较好的控制效果.     

基于MRF-04K阻尼器的结构减震控制模型试验研究

本文应用最近研制的MRF—04K阻尼器对一三层钢框架模型结构进行了结构减震控制模拟地震振动台试验研究,分别验证了在不同加速度幅值的三种典型的地震动激励下两种被动控制系统和三种半主动控制系统的有效性。试验结果表明,无论是被动控制系统还是半主动控制系统都能够使模型结构的地震反应得到显著的降低。其中顶层相对位移反应和绝对加速度反应的峰值减小了50％左右。且其均方根值减小了70％左右。同时,半主动控制系统能够充分利用MR阻尼器的性能,能够以较小的控制力实现理想的减震控制效果,从而展现了基于MRF—04K阻尼器的半主动控制系统的工程应用前景。     

相邻结构地震反应MR阻尼器控制的仿真分析

本文仿真分析了应用磁流变(MR)阻尼器对相邻结构地震反应的控制效果,为进一步开展模型试验研究奠定了基础。建立了地震激励下相邻结构MR阻尼器控制系统的运动方程,提出了描述MR阻尼器阻尼力滞回特性的改进S igmoid模型,分别对应用开关控制、半主动控制以及最小或最大电流被动控制的四种控制方法的相邻结构地震反应的控制效果进行了仿真分析。结果表明,在相邻结构间连接安装MR阻尼器可以有效地控制相邻结构的地震反应,且开关控制方法和半主动控制方法的控制效果均好于两种被动控制方法,体现了MR阻尼器阻尼力可调的优点;在四种控制方法中,半主动控制方法的控制效果最好,体现了MR阻尼器阻尼力具有连续调节能力的优点;若能解决MR阻尼器的剩磁问题,半主动控制方法的控制效果会得到进一步的提高。     

ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应的半主动控制

本文提出了ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的设计计算方法.文中,在推导了ER/MR智能阻尼器杆件有限单元模型的基础上,建立了设置ER/MR智能杆件的网壳结构地震反应的运动方程.应用本文提出的局域半主动控制策略,我们得到了ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的计算方法.工程实例的计算结果表明:ER/MR智能杆件是一种不会失稳的控制装置,在结构上合理布置ER/MR智能杆件和合理选取ER/MR智能杆件的参数可获得较好的减震效果.     

地震作用下非对称结构平动-扭转耦合振动的半主动控制

本文采用半主动控制方法对非对称结构在地震作用下的平动-扭转耦合振动控制进行了研究。首先建立了非对称结构的平动-扭转耦合振动方程和状态空间方程;然后以磁流变(MR)阻尼器为控制装置,结合线性二次型最优控制、最优控制算法和限幅控制策略,提出了基于MR阻尼器的半主动控制方法;最后对半主动控制方法对非对称结构地震反应的控制效果进行了计算分析。结果表明,半主动控制方法可以对非对称结构的水平位移、扭转位移和加速度反应都产生明显的控制效果,适当下调控制力需求时,不会导致控制效果的等比下降,降低MR阻尼器可调控制力上限后,可以减小阻尼器尺寸,便于其在工程实际中的应用。     

高架桥地震反应半主动控制分析

本文探讨了高架桥结构地震反应LQR(Linear Quadratic Regulator)半主动控制算法以及考虑刚度退化的桥墩非线性计算模型，并利用Matlab语言编制的程序对其进行了数值仿真计算。结果表明，将隔震技术与利用MR阻尼器的半主动控制技术相结合，能够有效地减小高架桥的地震反应；MR阻尼器的设置位置以及结构的参数对控制效果有较大影响。考虑桥墩非线性影响将能得到更为接近实际的计算结果。     

基于压电摩擦阻尼器的输电塔模型结构控振分析与试验研究

研究了新型压电摩擦阻尼器对输电塔结构模型在地震作用下的振动控制问题。提出了一种新式的拉索-压电摩擦阻尼器减振系统,对安装有拉索-压电摩擦阻尼器减振系统的输电塔结构模型进行了振动台试验,试验中采用最优Bang-Bang半主动控制策略对阻尼器出力进行实时调节。对试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果进行对比,同时对结构的耗能进行了时程分析。结果表明:拉索-压电摩擦阻尼器减振系统能有效减小输电塔结构模型在地震过程中的响应;模拟与试验结果相吻合,说明了模拟结果的可靠性良好。     

Seismic response control of a complex structure using multiple MR dampers： experimental investigation

This paper presents an experimental investigation on semi-active seismic response control of a multistory building with a podium structure using multiple magnetorheological (MR) dampers manipulated by a logic control algorithm. The experiments are performed in three phases on a seismic simulator with a slender 12-story building model representing a multi-story building and a relatively stiff 3-story building model typifying a podium structure. The first phase of the investigation is to assess control performance of using three MR dampers to link the 3-story building to the 12-story building, in which seismic responses of the controlled two buildings are compared with those of the two buildings without any connection and with rigid connection. The second phase is to investigate reliability of the semi-active control system and robustness of the logic control algorithm when 2 out of 3 MR dampers fail and when the electricity supply to MR dampers is completely stopped. The last phase is to examine sensitivity of semi-active control performance of two buildings to change in ground excitation. The experimental results show that multiple MR dampers with the logic control algorithm can achieve a significant reduction in seismic responses of both buildings. The proposed semi-active control system is of high reliability and good robustness.     

Semiactive fuzzy control of the seismic response of building frames with MR dampers

A fuzzy‐logic control algorithm, based on the fuzzification of the MR damper characteristics, is presented for the semiactive control of building frames under seismic excitation. The MR damper characteristics are represented by force–velocity and force–displacement curves obtained from the sinusoidal actuation test. The method does not require any analytical model of MR damper characteristics, such as the Bouc‐Wen model, to be incorporated into the control algorithm. The control algorithm has a feedback structure and is implemented by using the fuzzy‐logic and Simulink toolboxes of MATLAB. The performance of the algorithm is studied by using it to control the responses of two example buildings taken from the literature—a three‐storey building frame, in which controlled responses are obtained by clipped‐optimal control and a ten‐storey building frame. The results indicate that the proposed scheme provides nearly the same percentage reduction of responses as that obtained by the clipped‐optimal control with much less control force and much less command voltage. Position of the damper is found to significantly affect the controlled responses of the structure. It is observed that any increase in the damper capacity beyond a saturation level does not improve the performance of the controller. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic response control of a building complex utilizing passive friction damper: experimental investigation

Multi‐storey main buildings constructed with a low‐rise podium structure possess some architectural merits but the setback features of such a building complex may lead to seismic response enlargement of the main buildings. This paper explores the possibility of using passive friction dampers to connect the podium structure to the main buildings to prevent their seismic response enlargement without violating the architectural features. A series of shaking table tests were carried out on one 3‐storey and one 12‐storey building models in fully‐separated, rigidly connected, and friction damper‐linked configurations. Four sets of seismic ground motions were selected as inputs to the shaking table. The control competence of two buildings linked with friction damper was evaluated by comparison of their responses with those from fully‐separated and rigidly connected cases. Experimental results showed that unfavourable seismic response amplification did occur in the building complex in the rigidly connected case. By contrast, friction damper showed effectiveness in reducing absolute acceleration and interstorey drift responses of both buildings if friction force level was appropriately applied. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

土-结构动力相互作用对结构控制的影响

本文研究了土-结构动力相互作用对采取不同控制措施的结构控制效果的影响。文中首先建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)、半主动磁流变阻尼器(MR)和被动多重调谐质量阻尼器(MTMD)等三种结构控制措施在时域中的控制算法和控制律，然后基于子结构法，采用间接边界元方法，通过傅里叶变换，推导了分别安装三种结构控制措施的受控结构在频域中的运动方程，数值仿真分析了某36层高层建筑的地震反应及其控制效果。结果表明，当采用ATMD或MTMD控制时，考虑土-结构动力相互作用后结构地震反应有所减小；当采用MR控制时，考虑土-结构动力相互作用后结构地震反应有很大程度的减小。由此看来，在设计软土地基上高层结构的结构控制措施时，不考虑土-结构动力相互作用对结构控制效果的影响是偏于安全的。     

基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析

作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。     

磁流变阻尼器的半主动控制及实时混合模拟试验研究

磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。     

基于半主动控制的MR阻尼器控制力优化

本文研究半主动控制系统中磁流变(MR)阻尼器的控制力优化问题,从而提高MR阻尼器的半主动控制效果。文中首先建立了多自由度结构MR阻尼器控制系统的运动方程;然后根据MR阻尼器的出力特性提出了结构控制的半主动控制律,并对控制率中MR阻尼器的最大控制力设计值提出了不同的优化取值方法;最后仿真分析了MR阻尼器的不同最大控制力设计值对不同自由度结构的控制效果。研究表明,当设计值取最优控制力的平均绝对值或均方根值时,MR阻尼器的最大控制力比最优控制力的最大值降低了85%,而控制效果降低不多,可以满足对结构的控制要求;降低最大控制力设计值后,不但可以充分发挥MR阻尼器的出力性能,而且可以缩小MR阻尼器的设计尺寸,便于工程应用。