主动变刚度阻尼多振型半主动控制研究

探讨了开关型半主动控制算法的研究现状,基于单步状态预测控制律,提出了针对高层建筑多自由度结构体系AVS/D(主动变刚度阻尼)多振型开关控制律。通过算例仿真分析与其它开关控制律作了比较,结果表明这种开关控制律是可行的、有效的。特别是在多自由度结构体系振动过程中有多个振型同时在受控结构的反应中起主要作用时,本文提出的开关控制律比其它振型开关控制律有更好的控制效果。     

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。     

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。     

结构可变阻尼半主动控制

本文阐述了结构半主动控制的概念，并介绍了国内外有关结构半主动控制的研究状态，阐述了几种有关结构半主动控制的算法，包括基于经典最优控制的控制律及算法，基于变结构系统理论的滑动模太控制算法和非线性奇次系统的ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制算法。重点阐述了变结构系统理论和滑移面的确定及控制律的设计。     

多自由度主动变刚度控制体系的振型控制

本文利用振型变换技术,将设置了ｍ个控制器的ｂ自由度主动变刚度控制体系降阶为１个自由度的主动变刚度控制体系,进而提出了振型控制律－包括第一振型控制律和主振型控制律,仿真分析结果表明,第一振型控制律可以有效地控制受控结构的相对位移反应,主振型控制律则可以有效地控制受控结构的相对位移反应和层间位移反应。     

基于状态反馈的结构鲁棒控制

本文采用基于状态反馈的鲁棒控制方法解决地震作用下结构控制问题，首先将结构的运动方程转化为状态方程，利用鲁棒控制方法设计了系统的状态反馈控制律；通过引入控制力权重系数，合理地平衡了控制效果与控制力的关系；对于地震作用下的三层框架模型。仿真验证了该控制方法的有效性，并讨论了各种参数对控制效果的影响。     

基础隔震建筑混合控制的变结构趋近律方法

本文对叠层胶支座基础震建筑的混合振动控制问题进行了研究。利用控制律设计的变结构趋近律方法,给出了相应的闭环控制律表示式。     

基于能量方程的建筑结构半主动控制

基于地震作用下结构的能量响应方程,本文提出根据结构吸收能量、相对动能和变形能的变化(对时间的一次导数)进行结构的“开-关”半主动减震的控制律;在物理坐标系中对这3种控制律的动力特征和控制效果,以及作动器参数的选取进行了分析。本文针对建筑结构进行了数值仿真。计算结果表明,本文提出的控制律可以有效地减小了结构的位移响应,对随机不确定的地震波均具有良好的减震效果,适应性强,而且控制器参数合理。其中根据结构变形能推导的控制律的半主动控制效果优于其它2种控制律。     

随机动力系统最优控制准则研究

根据线性二次最优控制理论,给出了系统随机最优控制的控制律一般形式。从目标控制量的物理意义出发,提出了基于系统概率密度演化分析的最优控制准则,建立了递阶层次的演化过程控制准则类。以线性单自由度体系随机地震反应最优控制为例,分析了各控制准则类的权矩阵参数优化结果,并根据最优控制律进行了系统随机最优控制研究。结果表明,本文提出的系统随机最优控制的控制律确定方法可以对系统性态进行有效的控制。     

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     

地震作用下结构振型组合自校正控制

本文提出了结构振型组合的自校正控制方法,这使文献〔1〕提出的自校正控制方法可以应用于实际工程结构控制中,为结构的抗震控制提供了简便可行的控制律计算方法。     

多结构混合控制体系研究

本文提出了多结构混合控制体系的概念及其相应的混合控制装置－常阻尼变刚度控制装置,阐明了其控制原理,建立了两结构混合控制体系的状态方程,其于瞬时最优控制的概念,提出了多结构混合控制体系的控制律,某两结构混合控制体系的仿真分析表明,多结构混合控制体系的概念是正确的,相应的混合控制装置是有效的。     

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。     

基于模式识别的模糊半主动控制策略

本文针对半主动控制提出了一种基于模式识别的模糊半主动控制算法,根据被控结构（层）位移及速度及它们相应的组合构成的特征向量,来划分动态模式,然后,区分不同的动态模式采用不同的模糊控制策略。且通过数值模拟,进行了其与符号控制律（半主动控制常用）以及被动控制的控制效能对比分析。     

半主动磁流变阻尼控制方法的比较与分析

提出了基于现代最优控制理论的半主动控制算法。通过对一装有５个磁流变阻尼器的７层框架结构的地震反应分析表明,基于两种主动控制算法的所提半主动控制律是非常有效的。     

基于H∞理论的磁流变阻尼器半主动容错控制

建筑结构的半主动控制系统中的传感器,在强震作用下可能因出现故障而影响控制效果。以磁流变阻尼器为例,研究半主动容错控制系统的设计方法。首先,研究了基于状态观测器的半主动H∞控制器设计方法,并将之应用到建筑结构采用磁流变阻尼器的减振控制中;运用改进Bouc-Wen模型,计算磁流变阻尼器的阻尼力,通过求解一个代数Riccati方程和一个状态观测方程,得出了基于状态观测器的H∞主动控制律;再对其采用Clipped-optimal方法实施半主动控制策略。然后,针对传感器故障,利用观测器组的输出残差对故障进行在线诊断,并通过几个观测器状态值的比较得到故障的大小,并据此对传感器的测量值进行修正,从而消除故障对闭环系统的影响,最终实现半主动H∞容错控制。仿真结果表明,该方法具有很好的容错控制效果。     

行波效应对桥梁不同振动控制方法减震效果的影响分析

给出了地震行波输入下大跨度桥梁的主动、半主动和被动控制分析方法,并对1座4跨连续刚构桥梁进行了行波输入下地震反应计算,分析了8种振动控制情况下纵桥向和横桥向地震反应的减震效果。结果表明,行波效应会明显降低该连续刚构桥梁8种振动控制方法的纵桥向地震反应减震效果,最大开关控制算法对纵桥向的减震效果相对最好;最大阻尼力被动控制和最大开关控制算法对横桥向的减震效果相对最好,采用该2种控制方法时行波效应对横桥向总体减震效果影响不大。     

结构磁流变阻尼半主动控制的改进算法与仿真分析

基于线性二次型最优控制理论,结合磁流变阻尼器装置的出力特点,提出了结构磁流变阻尼半主动控制的两种改进算法：以速度负反馈渐进逼近主动最优的界限滑动半主动控制算法和基于结构响应状态组合反馈的界限开关半主动控制算法。首先给出了采用磁流变阻尼器装置控制结构振动的系统框图,然后结合一个三层Benchmark模型,仿真分析其在多种地震输入工况下,LQR、磁流变阻尼两种半自动和两种被动控制下的控制效果,最后给出了Benchmark评价指标。     

励磁控制的CSAMT发送机若干技术研究

文章介绍了利用励磁控制来实现可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric Method,缩写为CSAMT)发送机的系统结构与工作原理,对发送机的主要模块进行说明.该系统最大的优点就是功率可扩展性极强,其低频发送功率基本上只受限于发电机的功率与开关器件的参数.目前在实验室内已完成30KW样机,野外已实现了850V/25A的发送.该系统电路结构简单,易于维护,稳定性高.该研究为其它有源电磁法勘探大功率发送机研制提供了行之有效的方案.     

磁流变变阻尼半主动控制结构的仿真分析

由于高阶单步法已成功地应用于结构非线性分析及考虑时滞的主动控制等，显示了它的稳定、精度高和计算迅速等特点。用于结构振动控制的磁流变阻尼器属于速度相关型变阻尼半主动控制器，已有的一些算法，或因计算时间过长不能用于实际控制，或因需要事先经过学习训练，控制效果取决于训练学习的情况。因此，本文将高阶单步法应用于磁流变变阻尼半主动控制系统，采用开关控制和连续控制两种控制率对磁流变液的剪切强度进行调节。仿真计算表明，该控制算法是一种能用于结构实际控制的变阻尼有效算法.