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.     

主动变刚度-阻尼系统预测最优控制的理论与试验研究

介绍了一种具有自主知识产权的新型开关控制型半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的减振控制机理,建立了AVS.D结构振动控制体系的运动方程。为了合理补偿AVS.D系统实时控制过程中不可避免地存在着的控制时滞,本文提出一种预测最优控制算法,推导了其开关控制律。为了检验AVS.D系统的减震控制效果及预测最优控制算法的有效性,我们设计研制出AVS.D装置,编制了AVS.D系统预测最优控制的实时控制软件,在某单层钢框架模型上进行了AVS.D系统的模拟地震振动台试验,比较了不同控制方式时的减震效果。研究结果表明,本文所提出的预测最优控制算法是非常有效的,可推广应用于所有开关控制型半主动控制系统。AVS.D系统具有反应放大功能,经济可靠、安全有效,可望有较好的工程应用前景。     

用遗传算法对自动控制系统数学模型寻优

探讨用遗传算法对数学模型进行优化。考虑到控制系统稳健性的要求，用遗传算法寻找出控制系统最佳稳定域，实现控制系统数学模型的寻优。阐述了用遗传算法求解问题的步骤和参数的价值，并用仿真实验对优化结果进行了检验。结果表明：在控制系统数学模型的优化中，遗传算法具有其他算法无可比拟的优越性。     

日本结构控制的工程应用

提出了包括基础隔震系统、质量阻尼系统和其他阻尼器的结构振动控制系统,阐述了结构控制系统在日本的实际工程应用,同时还介绍了于2000年11月召开的第二届日本结构控制学术会议的情况.     

MRFD半主动控制系统的时滞与补偿

时滞与补偿是基于磁流变流体阻尼器（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄａｍｐｅｒ，简称ＭＲＦＤ）的半主动控制系统优化设计中的一个重要问题。本文对此进行了研究，并通过计算实例分析了时间滞后与补偿两种情况对控制系统性能的影响，结果表明，当时滞达到１．０ｓ时，ＭＲＦＤ半主动控制系统仍具有一定的控制效果，说明该半主动控制系统是可靠的，其性能要优于完全主动控制系统，并且对时滞补偿以后系统的控制效果得到明显的改善，说明本文所述的时滞补偿方法是有效的。     

MRFD半主动控制系统的时滞与补滞

时滞与补偿是基于磁流变流体阻尼器（Magnetorheological Fluid Damper,简称MRFD）的半主动控制系统优化设计中的一个重要问题。本文对此进行了研究，并通过计算实例分析了时间滞后与补偿两种情况对控制系统性能的影响，结果表明，当时滞达到1．0s时，MRFD半主动控制系统仍具有一定的控制效果，说明该半主动控制系统是可靠的，其性能要优于完全主动控制系统，并且对时滞补偿以后系统的控制效果得到明显的改善，说明本文所述的时滞补偿方法是有效的。     

模糊神经网络控制系统优化的实整数混合编码遗传算法

本文提出了采用实数整数混合编码的遗传算法来优化模糊神经网络控制系统的方法,内容包括：增益、输入和输出变量、控制规则的编码、解码、交叉算子和变异算子以及系统优化的实施步骤。用此方法,可以优化确定系统输入和输出变量的隶属函数以及模糊控制规则,此外,针对框架结构地震反应的主动控制,采用本文方法优化建设了模糊神经网络控制系统,并进行了仿真试验和分析。结果表明,本文方法优化的控制系统具有很好的控制效果,而且优于LQ控制算法。     

高层建筑水平地震反应阻尼器控制理论及试验研究

本文用阻尼器控制高层建筑水平地震反应，为此进行了理论分析及模型试验研究。文中首先提出一种有效的被动控制措施－阻尼筒控制系统，它构造简单，安装方梗，实用性广，阻尼筒控制系统具有显著的阻尼水平，使得施加阻尼筒控制的高层建筑具有非比例的阻尼分布，在地地震应分析中，建立了一种子空间复模态进程分析法，有效地改善了复模态方法的实际应用。在数值模拟研究中，对阻尼筒控制系统的阻尼参数及其在建筑上的安装装置进行了优     

地震模拟振动台控制系统的发展

地震模拟振动台作为结构抗震研究重要的试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程.本文从建模方法、参数识别和控制算法三个方面回顾了地震模拟振动台控制系统研究的发展历程与现状,并阐述了地震模拟振动台控制系统的发展趋势,即试件与台面动力耦合模型、高性能参数识别、控制器参数自整定、强非线性高级控制算法、振动台台阵系统控制算法.     

基于市场机制结构控制策略的研究和应用进展

半主动控制装置以其廉价、耗能低及控制稳定性好的优势成为目前结构控制领域的研究热点,由此势必产生具有大量半主动控制装置形成的复杂的结构控制系统,但足对于由大量半主动控制装置组成的结构控制系统,其形式非常复杂。相比于传统的集中式控制策略,分布式控制策略更适应此类复杂系统的控制要求。而基于市场机制的控制策略（Market-basedControl,简称MBC）属于分布式控制策略,它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能源输出,从而将整个控制系统离散化,利用自由市场经济对有限资源合理分配的特点,对结构的振动实施高效的控制。介绍了分布式控制的概念,回顾了基于市场控制理论的发展过程,重点介绍丁其在土木工程领域的应用,存在的问题及未来发展方向。     

滑动屋盖摩擦控制系统的振动台实验研究

五层钢框架模型的振动台实验表明 ,滑动屋盖摩擦控制系统减震作用显著 ,减震幅度可达 5 0 %以上 ,地震动越强减震效果越好 ;控制系统具有一定的鲁棒性 ,刚度容许大约± 15 %的误差 ,而摩擦系数容许的误差范围更大 ,同时也容许地震强度在一定范围内变化。     

单跨简支梁竖向振动的磁悬浮半主动控制

由于传统的隔振器需要足够的竖向刚度来支撑上部结构,因而不能隔离竖向振动。为了解决这一问题,本文提出一种新的隔振策略,即磁浮式半主动控制方法,并将这一方法应用于弹性梁弯曲振动的半主动控制。将均质弹性梁简化为一带集中质量的简支梁,导出了控制系统的运动方程,讨论了系统在平衡点的稳定性,应用推广的Runge-Kutta方法,得到了系统在随机地面输入下的加速度响应。结果表明：杆件的初始悬浮位置是磁浮式半主动控制系统的平衡点,且平衡点是L稳定的;磁浮式半主动隔振系统具有类似于软弹簧的性质,与普通的弹性简支梁相比,磁浮式半主动振动控制系统的振动频率较低,加速度响应明显减小,系统具有良好的竖向隔振性能。     

地震作用下参数不确定系统的变结构控制

本文对结构参数具有有确定性的变结构控制系统设计方法进行了研究。首先采用摄动方法给出了结构参数具有确定性的控制系统的运动方程,证明了基于层间剪切模型的参数不确定受控系统与其标称系统具有相同的滑动模态,从而解决了系统切换函数的确定问题,并利用到达条件推导了控制律的表示式。算例分析结果表明,本文的控制方法能有效地减小结构的地震响应,对于结构系统建模存在误差或系统本身存在学确定性的情况,控制效果仍十分显著     

伺服阀对地震模拟振动台控制性能影响及控制参数自整定

振动台控制系统设计时对物理系统进行了两个基本假设:伺服阀线性、台面和负载刚性。这样得到的控制系统频带较窄、时滞大,还有可能出现控制系统不稳定。本文通过系统建模,主要分析了伺服阀对振动台控制性能的影响:伺服阀频率特性限制了其控制精度。设计了前馈补偿环节、控制系统参数自整定算法修正系统控制性能,实例仿真结果表明:修正后的算法扩宽了系统频带,提高了地震记录的再现精度。     

建筑结构的鲁棒H∞最优控制

针对传统线性二次型最优控制(Linear quadratic optimal control,LQR)等主动控制方法存在鲁棒性较差的不足,考虑结构参数和外部激励的不确定性,提出一种控制算法简单、便于工程应用的鲁棒H∞最优控制方法.将工程中常用的二次型最优指标结合于鲁棒H∞控制系统的分析中,使得控制器的性能指标容易衡量;通过引入线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,LMI)减小求解的复杂度.以一个多层剪切型建筑结构模型为例进行了仿真,并与LQR方法进行对比,仿真结果初步表明该方法具有较好的控制效果和鲁棒性.     

液压粘弹性控制系统对建筑结构抗震控制的研究

本文详细介绍了作者提出的液压粘弹性控制系统（ＨｙｄｒａｕｌｉｃＶｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ简称ＨＶＥＳ）的构成及工作原理，建立了分析模型，并对其控制效果以及各参数变化对控制作用的影响进行了探讨，最后号普通粘弹性阻尼器的控制效果进行了比较，研究结果表明，ＨＶＥＳ是一种高效的振动控制系统，与普通耗能减振装置相比，具有控制效果更好，且不破坏结构使用能等特点，因此具有广阔的应用前景。     

日本结构控制的工程应用(英文)

提出了包括基础隔震系统、质量阻尼系统和其他阻尼器的结构振动控制系统，阐述了结构控制系统在日本的实际工程应用，同时还介绍了于２０００年 １１月召开的第二届日本结构控制学术会议的情况。     

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。     

基于三元伪随机编码的冲击夯可控震源控制系统设计

冲击夯可控震源具有移动方便、质量轻、输出力大等优点,在城市工程勘察以及中浅层地震勘探等领域具有一定的应用前景.其激励信号主要基于二元伪随机编码技术,由于旁瓣效应导致相关干扰严重、地震记录信噪比低等问题,制约了冲击夯震源的推广应用.本文针对传统控制方法的不足,开展了基于三元伪随机的冲击夯可控震源编码技术和编码匹配控制方法研究,并在此基础上设计和实现了相应的控制系统.野外实验结果表明:相比于二元伪随机编码控制方法,三元伪随机编码控制方法得到的地震子波的主旁瓣比提高了4.04 dB;震源信号穿透力强,在测线远端处能量约为30磅锤击震源的100倍,约为二元伪随机方法的4倍;单炮地震记录中干扰抑制能力强,信噪比显著提升,子波频带宽,提高了分辨率,在一定程度上提高了地震勘探效果.     

柔性控制抗震建筑新体系

本文提出了一种柔性控制抗震建筑新体系。它是以作者研制的液体-质量振动控制系统(HMS)施加于建筑物的柔性层而构成的抗震建筑体系。这种受控抗震建筑可以显著地减小地震输入,增加结构的附加阻尼,有效地控制结构的地震反应。对五层铜框架模型的振动台试验和理论分析表明,HMS是一种非常有效的振动控制系统,这种控制抗震建筑体系具有广泛的应用前景。