考虑参数不确定性的结构抗震鲁棒H∞控制

基于线性矩阵不等式方法,本文给出了一种新的考虑参数不确定性的鲁棒H∞控制器设计方法,并用于建筑结构的抗震控制。假定结构不确定参数是范数有界的,通过有界实引理,把考虑参数不确定性的鲁棒H∞控制器设计化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而可以应用内点法等凸优化技术进行求解。以6层建筑结构在Kobe地震动输入和突加Kanai—Tajimi过滤白噪声随机地震激励下的抗震控制为例,进行了数值仿真。数值结果表明,鲁棒H∞控制器具有很强的鲁棒性,无论结构刚度和阻尼是否存在变异,均能实现很好的控制效果。     

安装MR阻尼器工程结构的非参数模型自适应控制

本文首先建立了结构一磁流变阻尼器非线性系统的非参数模型,该模型不需要太多的受控结构的先验知识,且具有结构简单、参数少,是时变增量形式等优点,因此适合于非线性控制系统的设计。在此基础上,本文提出了非参数模型学习自适应半主动控制算法,并以一个6层框架结构为例,进行了深入的仿真数值分析。计算结果表明,采用本文提出的控制算法能得到令人满意的控制效果。通过在较大范围内选取结构参数值,验证了算法具有较好的鲁棒性。     

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     

新型主动变刚度阻尼器的滑动模态控制及仿真分析

设计出一种新型主动变刚度阻尼装置,该装置可向受控结构提供两种等效刚度,使受控结构能主动地避开地震动卓越频率而永远处于非共振的状态。基于变结构控制理论的滑动模态控制算法,推导了该新型阻尼器的两种开关控制律。仿真分析结果表明,这种新型主动变刚度阻尼器的减震效果是非常明显的,可取得明显优于被动控制的减震效果。两种控制律中,连续型滑动模态控制律可以更充分地发挥该新型阻尼器的性能,取得更好的控制效果。     

多层偏心结构非线性地震反应分析

本文利用层单元模型，建立了基于层剪力-扭矩等效屈服EYST面概念的求解多层偏心结构体系双水平向地震动作用下平扭耦联非线性地震反应的简化算法，并讨论了控制偏心结构非线性扭转反应的相关结构参数；通过数值分析，初步验证了该简化方法的实用性和可靠性。     

基于概率-非概率混合可靠性模型的结构地震易损性分析

在易损性分析中,存在对结构阈值的不确定性研究较少,对阈值的选择通常为规范中的数值,得到的破坏概率仅为固定数值等问题,文中同时考虑结构响应和阈值不确定性,建立一种基于概率-非概率混合模型的结构地震易损性分析方法.基于Opensees建立桥梁有限元模型,选择最大支座纵向位移、最大桥墩柱弯曲延性作为衡量结构性能的工程需求参数...     

中国西部走滑型活动断裂的地震破裂参数与震级的经验关系

为建立中国西部走滑型活动断裂的滑动速率、破裂参数与震级之间的经验关系,系统搜集和整理了中国西部地区30个大地震的震级以及发震断裂(段)的活动参数和破裂参数资料,包括断裂(段)长度、滑动速率、最大位错等及其不确定性.为考虑各种参数的不确定性,采用蒙特卡罗( MonteCarlo)方法,对各种参数进行最小二乘法回归分析,给...     

结构振动控制的非光滑控制算法及其应用

针对地震波对建筑结构振动性能的影响,应用非光滑控制算法抑制该振动。首先根据李亚普若夫稳定性理论和齐次系统有限时间稳定理论,论证了所设计控制算法能够实现建筑结构振动的有限时间稳定。在考虑模型带有5%结构参数不确定性的基础上,对1幢受地震冲击的3层建筑进行数值仿真,对比分析了无控制、LQG控制和非光滑控制条件下的振动情形。为了防止控制器出力过大造成建筑结构的破坏和实际难以实现,仿真中对控制力幅值全部加以限制。仿真结果表明,所设计的非光滑控制算法可使系统在有限时间内稳定,并具有良好的抗震性能和鲁棒性。     

能力谱方法的混沌动力学分析

能力谱方法是一种简化的结构抗震非线性分析方法,ATC-40等文件采用它来预测结构的力和位移需求.然而,ATC-40能力谱方法对一些非弹性系统的求解出现不收敛现象.现利用混沌动力学理论对ATC-40能力谱方法的收敛问题进行分析.ATC-40能力谱方法等效线性化迭代求解非弹性体系的位移,形成一个离散非线性映射或差分方程.对于这一离散动力系统,随着控制参数的变化,给出了动力系统迭代解的分岔图,展示了解的周期振荡、倍周期分岔、混沌等复杂动力学现象,阐明了能力谱方法迭代过程周期振荡解产生的原因.计算了动力系统的Lyapunov指数,从而判定系统解的运动状态和稳定性.最后指出了实现能力谱法等迭代算法收敛振荡控制的途径--混沌控制.     

TLD对海洋平台地震反应控制的简化计算方法

调频液体阻尼器（Tune Liquid Damper，简称TLD）对地面结构位移反应与加速度反应的较好控制作用已得到理论与试验的验证。本文在此基础上研究了TLD对海洋平台动力反应控制的简化计算方法。计算中，TLD中液体的控制力采用较精确的数值计算法和简化计算法两种方法，通过对海洋平台地震反应计算的结果表明，该简化计算方法具有很高的精度，其结果对海洋平台的抗震设计具有借鉴作用。     

Control strategies and experimental verifications of the electromagnetic mass damper system for structural vibration control

The electromagnetic mass damper （EMD） control system, as an innovative active control system to reduce structural vibration, offers many advantages over traditional active mass driver/damper （AMD） control systems. In this paper, studies of several EMD control strategies and bench-scale shaking table tests of a two-story model structure are described. First, two structural models corresponding to uncontrolled and Zeroed cases are developed, and parameters of these models are validated through sinusoidal sweep tests to provide a basis for establishing an accurate mathematical model for further studies. Then, a simplified control strategy for the EMD system based on the pole assignment control algorithm is proposed. Moreover, ideal pole locations are derived and validated through a series of shaking table tests. Finally, three benchmark earthquake ground motions and sinusoidal sweep waves are imposed onto the structure to investigate the effectiveness and feasibility of using this type of innovative active control system for structural vibration control. In addition, the robustness of the EMD system is examined. The test results show that the EMD system is an effective and robust system for the control of structural vibrations.     

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。     

多维Benchmark桥梁结构半主动控制策略

随着大跨度桥梁结构的广泛应用,作为生命线工程之一的桥梁结构振动问题备受关注。结构振动控制作为一种新方法,可以有效的减小结构振动响应。半主动控制只需较少的能量调节便可对最优控制力进行跟踪,进而成为研究的热点。传统的最优控制算法（LQR）需要计算复杂的Riccati方程,具有在线计算时间长等缺点。基于最优控制与计算结构力学之间的模拟理论,引入区段混合能的概念,将Riccati方程转化为区段矩阵的求解,采用水平双向布置MR阻尼器的方法对桥梁结构进行振动控制,考虑了桥梁结构3个方向的平动分量和转动分量,基于哈密顿体系提出了LQR半主动控制策略。最后,对Benchmark桥梁结构模型进行了仿真计算,结果表明:提出的LQR半主动控制策略是有效的。     

分散滑移模态控制法在高层建筑结构抗震中的应用

分散控制与集中控制策略相比可以提高结构控制系统的可靠性。文中将分散控制和滑移模态控制算法原理相结合,导出分散滑移模态控制(decentralized sliding mode control,DSMC)算法并应用于高层结构振动控制中。该方法是将结构分解为若干个子结构,分别进行滑移模态控制。文中以某20层钢结构Benchmark模型为例,分别进行3个子结构与4个子结构的分散控制数值计算,与线性二次型最优控制(Linear quadratic optimal control,LQR)效果相比,DSMC算法可以有效地抑制结构位移和加速度反应。     

Seismic structural control using semi-active tuned mass dampers

This paper focuses on how to determine the instantaneous damping of the semi-active tuned mass damper (SATMD) with continuously variable damping. An off-and-towards-equilibrium (OTE) algorithm is employed to examine the control performance of the structure/SATMD system by considering the damping as an assumptive control action. The damping modification of the SATMD is carried out according to the proposed OTE algorithm, which is formulated based on analysis of the structural movement under external excitations, and the measured responses of the structure at every time instant. As examples two numerical simulations of a five-storey and a ten-storey shear structures with a SATMD on the roof are conducted. The effectiveness on vibration reduction of MDOF systems subjected to seismic excitations is discussed. Analysis results show that the behavior of the structure with a SATMD is significantly improved and the feasibility of applying the OTE algorithm to the structural control design of SATMD is also verified.     

微种群遗传算法优化结构振动控制

本文将微种群遗传算法应用到结构振动控制中，用遗传算法优化控制器，以解决一类用经典线性反馈控制无法解决的半主动控制的优化问题，该方法提出将非线性控制问题线性化，导出了简化过程，然后利用遗传算法求解，它具有利用微种群遗传算法全局寻优，并且对目标函数的性态要求较少的特点，数值算例表明，本文方法是有效的。     

非平稳地震激励下隔震曲线梁桥振动控制研究

曲线梁桥由于其平面不规则性导致结构在地震激励下产生弯扭耦合效应,使得隔震曲线梁桥的地震响应更加复杂。目前常用的控制方法是将隔震技术与附加减震装置相结合对曲线梁桥进行控制。本文将地震动考虑为一均匀调制非平稳随机过程,针对隔震曲线梁桥长周期、低频率的特点,选取Clough-Pension平稳地震动功率谱模型作为随机地震动输入模型,对无控(NON-C)、经典线性最优控制(COC)以及序列最优控制算法(SOC)三种状态下的曲线桥梁进行随机响应分析。通过建立曲线梁桥在随机地震动作用下的运动方程,求出减震控制结构的位移谱密度、加速度谱密度响应及时变方差。分析结果表明:序列最优控制算法(SOC)在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应,具有更好的控制效果。     

结构参数控制器优化分布的一种计算方法

参数控制器就是通过改变受控结构的参数（阻尼或刚度）来减小其振动响应的控制系统。本文以高层建筑结构为研究对象,推导了在地震作用下结构层间位移响应的计算方法,并根据其计算结果确定参数控制器的优化分布,文中还以某１０层建筑结构为例进行了仿真计算。     

基于遗传算法的磁流变阻尼器模型参数识别

磁流变阻尼器是一种具有广阔应用前途的半主动控制装置,但其复杂的力学特性很难精确描述。非线性参数模型是一个相对简单并且能够很好地描述磁流变阻尼器力学特性的力学模型,但该模型既是非线性的、又是非解析的,参数识别十分困难。结合传统遗传算法良好的全局搜索能力和二分法可靠的收敛性,本文提出了一种改进的遗传算法——层次压缩遗传算法。对非线性参数模型的参数识别结果显示：层次压缩遗传算法简单可行,具有较高的识别精度。同时也验证了非线性参数模型描述磁流变阻尼器阻尼力特性的准确性。