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。     

ER智能阻尼器对结构半主动控制的试验与分析

ＥＲ智能阻尼器是一种以可控流体－电流液为主导材料的结构半动控制装置。本文通过试验验证了ＮｉｃｏｓＭａｋｒｉｃ和本文作者提出的ＥＲ智能阻尼器力学模型的正确性。在此基础上,通过对ＥＲ半主动控制结构的制震效果分析得到了以下结论：（１）ＥＲ智能半主动控制 制振效果较大地超过了ＥＲ被动控制结构和普通支撑结构。（２）要使ＥＲ智能半主动控制结构的制振效果较佳,必须合理选择半主动控制的策略。（３）结构的刚度比Ｋ２     

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。     

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。     

MR阻尼器对桅杆结构风振响应的智能半主动控制

本文基于修正的拉格朗日坐标描述法，推导了空间四节点纤绳单元的大位移刚度矩阵的具体表达式。在将桅杆结构离散为空间四节点纤绳单元和梁单元的计算模型的基础上，建立了桅杆结构非线性风振响应分析的有限元方法。根据瞬时最优主动控制的原则，提出了MR阻尼器对桅杆结构风振反应智能半主动控制基于阻尼器位移的“开关—耗能”半主动控制策略。算例结果表明MR阻尼器能有效地减小桅杆结构的风振反应。     

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。     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

被动及半主动摩擦阻尼器对合肥翡翠电视塔地震反应的控制

摩擦阻尼器是一种构造简单的耗能减振装置,已应用于国内外多座新建建筑的抗震设计和已建建筑的抗震加固．半主动磨擦阻尼器则通过调整阻尼器的起滑力来改善被动摩擦阻尼器的耗能减振性能。本文研究了被动及半主动摩擦阻尼器对于高耸塔架结构地震反应的减振效果。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构风振控制的特殊需要,本文建立了合肥电视塔的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。在半主动摩擦阻尼器的控制策略方面,本文提出了一种基于次优控制理论的半主动控制策略．本文研究表明,摩擦阻尼器可以抑制高耸塔架结构的地震反应．而半主动摩擦阻尼辞的耗能减振效果明显优于被动摩擦阻尼器．     

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。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振反应的半主动控制

本文探讨了磁流变阻尼器在高层建筑风振控制中的应用，在经典线性最优控制理论的基础上，根据磁流变阻尼器的特点，提出了一种新型的半主动控制策略，应有该方法对一40层的钢结构的风振反应进行了计算机模拟，结果表明，采用磁流变阻尼器对高层建筑进行半主动控制的能够有效减小结构的风振反应。     

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。     

飞机航电设备的半主动磁流变控制

本文提出一种新的航电设备减振控制策略,采用半主动磁流变阻尼器与小阻尼柔性橡胶支座来取代目前采用高阻尼刚性橡胶支座的方法,以降低对航电设备的耐振要求,增强飞机飞行的安全性。本文建立了航电设备减振控制的两自由度刚体平-扭耦联模型,荷载激励考虑了基底平动与转动加速度。磁流变阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,主控制器为H2/LQG控制器,并采用一种加速度反馈的控制策略。针对目前的被动控制方案,本文研究了支座阻尼对减振控制效果的影响。为了得到最优的半主动控制效果,本文对控制器的权矩阵进行了参数优化分析。文中针对一系列工况详细比较了本文所提出的半主动控制策略与目前被动控制策略的减振控制效果。仿真分析结果表明,磁流变阻尼器可以非常有效地减小航电设备的动力反应,新的减振控制策略远优于现有的被动控制方案。     

Semi-active model predictive control for 3rd generation benchmark problem using smart dampers

A semi-active strategy for model predictive control (MPC), in which magneto-rheological dampers are used as an actuator, is presented for use in reducing the nonlinear seismic response of high-rise buildings. A multi-step predictive model is developed to estimate the seismic performance of high-rise buildings, taking into account of the effects of nonlinearity, time-variability, model mismatching, and disturbances and uncertainty of controlled system parameters by the predicted error feedback in the multi-step predictive model. Based on the predictive model, a Kalman-Bucy observer suitable for semi-active strategy is proposed to estimate the state vector from the acceleration and semi-active control force feedback. The main advantage of the proposed strategy is its inherent stability, simplicity, on-line real-time operation, and the ability to handle nonlinearity, uncertainty, and time-variability properties of structures. Numerical simulation of the nonlinear seismic responses of a controlled 20-story benchmark building is carried out, and the simulation results are compared to those of other control systems. The results show that the developed semi-active strategy can efficiently reduce the nonlinear seismic response of high-rise buildings.     

网壳结构的粘弹阻尼器减振分析

本文将粘弹阻尼器引入网壳结构，针对网壳结构粘弹阻尼器减振系统，编制了有限元分析程序，利用该程序对单层球面网壳和单层柱面网壳进行了大量的减振分析。计算结果表明，粘弹阻尼器减振系统对大跨网壳结构的减振效果是十分明显的，是一种适合大跨网壳结构的减振系统。     

多维地震作用下偏心结构的磁流变阻尼器半主动控制

理论研究与震害经验表明,地震时结构会产生不可忽略的平动与扭转耦合的空间振动。本文提出了基于线性最优控制理论的部分状态反馈次优控制策略和基于遗传算法的控制策略,以Marlab和Simulink为平台,采用磁流变阻尼器对双向水平地震作用下的偏心结构平．扭耦联反应进行半主动控制。对-6层双向偏心框架结构进行控制效果仿真分析的结果证明,本文提出的2种控制策略是有效的。     

单层网壳结构的阻尼减振控制分析

对凯威特型单层球面网壳结构进行了削弱杆件刚度、附加阻尼器杆件的减振控制研究.削弱部分原有杆件的刚度后,附加阻尼减振杆件.根据阻尼杆件的力学特性,在ANSYS软件中建立附加阻尼杆件的数值计算模型,根据阻尼杆件的不同位置进行结构建模及动力分析,主要考察阻尼杆件的布置位置对网壳结构减振效果的影响,以附加斜杆和附加环杆两种方式为例进行了网壳减振结构地震作用分析.研究结果表明:阻尼杆件的布置位置对网壳结构的减振控制效果有非常重要的影响,通过合理削弱原有杆件刚度并设置附加阻尼杆件,可以使网壳结构的位移、加速度和杆件内力等动力反应有较大的降低.     

三维隔震单层球面网壳结构频率相关变阻尼半主动控制

在不同频率特征的地震动作用下,三维隔震单层球面网壳结构隔震层最优阻尼设计不同.文中基于单自由度体系加速度传递率函数,提出一种地震动主频相关的加速度阈值变阻尼半主动控制方法以及地震动主频分区识别方法.基于ABAQUS软件的DLOAD子程序,开展了三维隔震单层球面网壳被动控制与半主动控制有限元计算,对节点加速度、杆件轴力进...     

Optimal PD/PID control of smart base isolated buildings equipped with piezoelectric friction dampers

Long-period pulses in near-field earthquakes lead to large displacements in the base of isolated structures.To dissipate energy in isolated structures using semi-active control,piezoelectric friction dampers(PFD) can be employed.The performance of a PFD is highly dependent on the strategy applied to adjust its contact force.In this paper,the seismic control of a benchmark isolated building equipped with PFD using PD/PID controllers is developed.Using genetic algorithms,these controllers are optimized to create a balance between the performance and robustness of the closed-loop structural system.One advantage of this technique is that the controller forces can easily be estimated.In addition,the structure is equipped with only a single sensor at the base floor to measure the base displacement.Considering seven pairs of earthquakes and nine performance indices,the performance of the closed-loop system is evaluated.Then,the results are compared with those given by two well-known methods:the maximum possive operation of piezoelectric friction dampers and LQG controllers.The simulation results show that the proposed controllers perform better than the others in terms of simultaneous reduction of floor acceleration and maximum displacement of the isolator.Moreover,they are able to reduce the displacement of the isolator systems for different earthquakes without losing the advantages of isolation.     

Tuned liquid dampers simulation for earthquake response control of buildings

This paper is focused on the study of an earthquake protection system, the tuned liquid damper (TLD), which can, if adequately designed, reduce earthquake demands on buildings. This positive effect is accomplished taking into account the oscillation of the free surface of a fluid inside a tank (sloshing). The behaviour of an isolated TLD, subjected to a sinusoidal excitation at its base, with different displacement amplitudes, was studied by finite element analysis. The efficiency of the TLD in improving the seismic response of an existing building, representative of modern architecture buildings in southern European countries was also evaluated based on linear dynamic analyses.