多自由度结构的磁流变阻尼顶层隔振控制

提出了应用磁流变阻尼装置的多自由度结构顶层隔振控制方法.首先,以大质量比TMD控制的减振机理为基础,对顶层隔振结构的动力特性进行研究,建立合理的顶层隔振结构体系;然后,采用磁流变阻尼器对顶层隔振结构的隔振层进行被动和半主动控制,以避免其控制范围较窄的缺点;最后,对三自由度结构进行顶层隔振控制时程分析,得到了比较理想的控制效果.     

中国结构控制的研究与应用

建筑结构传统的设计方法是依靠结构自身的能力耗散振动能量,近十几年来,减小建筑结构在强烈地震地面运动和风荷载作用下的损失,越来越引起科学家和工程师的关注。结构振动控制的研究和应用已经取得了可喜的成果,迄今为止,许多振动控制的方法已经成功地应用于实际工程中,本文的目的是回顾中国振动控制在土木工程结构中的研究和应用情况。其中包括：基础隔震和被动控制技术,主动控制,混合控制和半主动控制以及国家自然科学基金     

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。     

基础隔震结构考虑摆动的振动控制研究

在基础隔震结构中,当上部结构层间刚度相对较小、垂直荷载较大,且采用的叠层橡胶垫的橡胶总厚度较大时,隔震支座不仅要产生水平变形,同时也会产生竖向变形,导致上部结构产生摆动.文中推导了基础隔震结构考虑摆动的运动和控制方程,分析研究了摆动对基础隔震结构的振动控制影响.研究结果表明:基础隔震结构的摆动对控制有一定影响;隔震层转动刚度、阻尼和上部结构垂直荷载对基础隔震结构考虑摆动的振动控制有明显影响.     

土木工程结构控制的某些装置和方法

本文系统介绍、评述了当前有关结构控制中的被动控制装置和主动线性结构控制方法的研究现状及存在问题，对有关控制理论方法和硬件设备的结构，性能做了清理和介绍，提出了下一步研究的方向，供今后研究工作参考、借鉴。     

拱型结构振动控制的研究

本文将控制技术运用到拱型结构的振动控制中,运用单点和多点控制方法,将主动控制力表为位移,速度和加速度的线性函数,在频域内探讨了拱型结构某些关键部位加速度频率响应随地面运动频率变化情况,研究了主动控制参数对加速度响应的影响,并对带有主动控制装置的拱型结构在随机激励作用下的响应进行了分析,对拱型结构的振动控制给出了一些有益的看法。     

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。     

结构基于RBF神经网络的变结构控制研究

针对固定增益变结构控制器应用于结构振动控制工程中可能引起控制系统过大的抖振,采用了一种基于RBF神经网络调节控制切换增益的变结构控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行研究。根据二次型最优控制方法设计了切换面;基于切换面存在的可达性条件推导出控制律的表达式。以一个三层框架结构模型为例来验证所提变结构控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,且达到了削弱控制系统抖振的目的。     

智能结构控制发展综述

本文介绍了智能结构的基本概念和基本特点,并对智能结构控制理论的形成和发展进行了综合论述;重点阐述了在土木工程结构控制中应用较成功的人工神经网络和模糊逻辑的理论和应用的现状,提出了今后应重点解决的问题。     

结构主动控制和混合控制的装置和方法

本系统讨论了土木工程结构的主动控制和混合控制设备的构造和性能及其实际应用的效果；对一般非线性优化控制方法及其效用做了分析介绍；对当前土木工程结构控制研究中存在的困难和问题以及今后的发展趋势进行了分析讨论和展望。     

基于神经网络的滑移隔震结构智能半主动控制

考虑上部结构的刚度和阻尼,使用神经网络控制算法计算基底摩擦力的大小,研究了滑移隔震结构的半主动控制。对计算实例的分析表明,通过半主动控制的滑移隔震结构不但具有较好的隔震效果,且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移。为对比各种控制方法的控制效果,文中还利用Bang-Bang控制和瞬时最优控制算法对滑移隔震结构进行了半主动控制。对比分析表明,基于神经网络控制算法的控制效果优于其它控制算法,具有反馈量少,稳健性强等特点。     

线性结构的滑动模态半主动控制

本文研究应用可变阻尼器对线性结构进行半主动控制的算法和原理。采用滑动模态控制算法,并基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ直接法提出了半主动控制器设计。利用滑动模态控制方法和所建立的控制器,我们给出了一个风荷载激励下的线性结构的半主动控制算例。计算机模拟分析表明,半主动控制具有效果明显,鲁棒性好等优点,是一种非常有发展前途的控制方法。     

TMD参数对高耸结构风振控制的影响

以电视塔为例，研究了被动TMD系统对高耸结构风振控制的效果和影响其控制效果的相应参数，然后对TMD参数进行了优化设计，得到了系统更加突出的控制效果。     

混沌遗传算法在高层结构风振控制优化中的应用研究

将混沌遗传算法(Chaos Genetic Algorithm,简称CGA)引入高层结构的风振控制优化中,对采用黏弹性阻尼器来控制风振响应的高层结构进行参数优化;用Matlab语言编制了均布法、迭代法、简单遗传算法(Simple Genetic Algorithm,简称SGA)和混沌遗传算法的风振控制优化分析程序;对9个高层结构进行风振控制优化,对比了算法程序的计算效率以及无控、均布、迭代、SGA和CGA工况下的结构风振响应。研究结果表明:混沌遗传算法可以应用于高层结构风振控制优化之中;混沌遗传算法的计算效率比简单遗传算法最高提升了29%;经混沌遗传算法优化后,黏弹性阻尼器附加给结构的附加阻尼比与均布和迭代相比最高分别提高了61%和22%,CGA工况的顶层加速度响应与均布和迭代法相比最高分别减小了14%和12%。为高层结构风振控制优化研究提供了新思路,具有一定的理论价值和实际意义。     

结构振动控制中神经网络应用的新进展

介绍了作者近年来应用神经网络在结构振动控制研究中所取得的一些进展,包括：（１）提出了自递归神经网络（ＳＰＮＮ）,这种网络的学习收敛速度比一般的ＢＰ网络快得多;（２）应用自递归神经网络预测了结构地震响应。预测结果与结构实际响应相当吻合;（３）提出了一种基于自递归神经网络的结构响应过程中不同状态下Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程,该法简单、快速,能够满足在线控制要求。     

H∞优化控制理论在半主动控制中的应用

着重研究了变阻尼半主动控制在降低结构振动响应中的控制效果，在确定可变阻尼的阻尼系数时采用了控制效果较好的H∞优化控制策略，并将这种控制策略与传统控制方法进行了比较，通过数值分析比较了被动控制、主动控、半主动控制情况下结构的最大相对位移与结构的最大绝对加速度响应。并通过分析得出如下结论：(1)在被动、主动、半主动控制方法中主动控制的控制效果最好；(2)对于刚性结构，增大结构的附加阻尼可以同时降低结构的最大相对位移和最大绝对加速度响应，应用被动控制能取得较为理想的控制效果，而半主动控制的控制效果是值得怀疑的，在应用时应慎重考虑；(3)对于柔性结构，增大附加阻尼在降低结构的最大相对位移响应的同时，却增加了结构最大绝对加速度响应，而采用半主动控制能够同时降低结构的最大相对位移和绝对加速度响应，半主动控制效果明显；(4)在柔性结构中采用半主动控制方法能取得与主动控制相近的效果；(5)由于H∞优化控制是对最坏情况下瞬时能量的优化控制，因此H∞半主动控制的控制效果要优于传统LQR控制。     

结构主动减震控制研究进展

本文阐述了结构主动减震控制研究进展,内容包括：７种有代表性的主动控算法,主动控制结构的振动台试验与工程应用及地震考验,土与结构相互作用效应对结构主动控制算法及效果的影响以及目前追切需要进一步研究的课题。     

电磁驱动AMD系统控制结构地震响应的振动台试验

本文在此前一系列有关新型电磁驱动AMD控制系统力学建模、性能试验和控制策略研究的基础上,进行了结构地震响应控制的小型振动台试验研究。首先,针对配置了电磁驱动AMD控制系统的Quanser标准两层剪切型框架结构模型,建立了无控计算模型,通过正弦扫频试验验证了模型参数,从而为结构振动主动控制试验研究提供了准确的被控对象模型;其次,设计了电磁驱动AMD控制系统基于极点配置控制算法的试验控制策略和状态观测器,通过数值分析验证了状态观测器估计结果的准确性;最后,在完成以上各项准备工作的基础上,分别对结构输入了典型Benchm ark标准地震动,进行振动台试验,试验结果表明电磁驱动AMD控制系统对结构的地震响应具有显著的控制效果,验证了该新型系统应用于结构振动控制的有效性和可行性。     

结构振动控制的两个理论问题

针对结构振动控制的两个理论问题,提出了自己的见解,阐明了这些理论问题对应用研究及工程实践的指导意义。     

磁流变阻尼器在相邻建筑结构体系弹塑性地震反应控制中的应用

研究应用磁流变阻尼器连接相邻建筑结构的弹塑性地震反应控制问题。首先介绍磁流变阻尼器的力学模型,并设计了磁流变阻尼器的结构参数;其次,介绍钢筋混凝土框架结构的退化三线型恢复力模型及相邻建筑结构体系的特点,建立体系的力学模型及运动方程;最后进行半主动控制研究,设计了半主动控制器,通过算例实现了结构的半主动控制。分析结果表明,采用磁流变阻尼器连接的相邻结构振动控制是十分有效的,可避免地震中相邻结构发生磁撞损坏。