考虑反馈时滞的建筑结构H∞分散控制方法

土木工程结构具有尺度大、结构复杂的特点,在结构主动反馈控制中,结构的大尺度会导致反馈的时滞大问题,从而影响甚至恶化结构的振动反应,对结构安全不利。为了解决该问题,针对大尺度土木结构反馈过程的时滞问题提出了H∞分散控制方法。由于分散控制器矩阵的块对角形式,现阶段还没有一个具体的理论或现成的软件来解决BMI这个问题。在离散时域内提出了双同伦法将此BMI近似线性化为线性矩阵不等式,并将集中控制器逐步转化为分散控制器。最后通过6层框架数值算例进行了验证,结果表明该方法可以有效地减小结构反馈控制中的时滞问题,保证了控制效果。     

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。     

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.     

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。     

装配式H型钢柱框架-复合墙结构抗震性能试验研究

提出了一种装配式H型钢柱框架-复合墙抗震结构。为研究结构的抗震性能,进行了1榀足尺装配式H型钢柱框架与1榀足尺装配式H型钢柱框架-复合墙试件的低周反复荷载试验。对比分析了各试件的强度、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究表明:内嵌复合墙破坏时被分割成多条条型复合墙板,在弹塑性变形后期对框架的支撑作用较为稳定;内嵌复合墙使框架的极限承载力提高了68%,使框架的初始刚度提高了394%;H型钢柱框架-复合墙试件的滞回曲线饱满,未出现捏拢现象;条型复合墙板企口连接的水平条带存在往复咬合错动,对结构耗能能力的提升有明显贡献。     

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。     

基于线性矩阵不等式(LMI)的建筑结构抗震H∞控制

本文从H∞干扰抑制理论出发，基于线性矩阵不等式设计了建筑结构在地震作用下的状态反馈最优H∞控制器及r∞次优H∞控制器。分析了评价指标对地震的抑制效果及其意义。控制器的设计不需要考虑外界干扰输入信号，而且算法简单，在线时间短。通过算例分析证实了这种控制器能够有效抑制地震干扰。     

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。     

基于地脉动和地铁振动的钢筋混凝土建筑结构响应分析

在北京城区的一栋钢筋混凝土建筑(Reinforced Concrete building,简称RC)中,进行历时两天的地脉动和地铁振动观测.介绍了利用地脉动和地铁振动信号研究RC建筑结构响应的观测方法、仪器设备、数据采集和数据处理方法.对观测数据进行两种分析:(1)对连续的地脉动背景噪声,采用H/V谱比法;(2)对经过...     

井孔△H指标及其观测系统原理

根据地震前兆的"应力-应变原理",以及"岩石变形破坏的实质是其孔隙度发生变化"的结论,进一步应用地下水动力学中的达西定律推导得出,饱和含水层井孔在恒定流量下的动水位与该井孔静水位之差或二种不同恒定流量下的动水位之差ΔH,可以相对量度饱和含水层岩体孔隙度的变化,进而得出相对量度岩体受力变形的动态变化过程,这可作为一项新的地震前兆指标。据此设计了一种以"井孔ΔH指标"为观测对象的新型地震前兆观测系统。理论分析得出,ΔH指标仅对地下深部岩体应力-应变的变化信息敏感,对非应力-应变因素和地表干扰不敏感。已有实验初步验证了其具有抗干扰、高灵敏度和高信噪比等特性。距离实验点400km的2002年3月31日台湾花莲海外7.5级地震为ΔH指标的可行性实验提供了一个例证。     

H2异常和地震活动的关系

本文根据实际观测资料详细地阐述了1989年10月18日—19日大同—阳高6.1级地震前后北京光华,小汤山热水井及1987年11月11日宣化西南4.2级地震前后北京光华井溶解H2的异常变化。同时通过与以前观测到的溶解H2的震例进行对比分析研究,对利用地下热水中溶解H2预报地震提出了一些初步的看法。     

基于环境噪声测试的隐伏断层场地H/V谱比特征分析

基于四川石棉县安顺场隐伏断层穿越区的60余次环境噪声测试,探讨了隐伏断层对环境噪声H/V谱比特征的影响,并且通过研究区所获卓越频率对其覆盖层厚度进行估算,以覆盖层厚度的变化揭示了隐伏断层的行迹。结果显示:① 在排除可能受河流影响引发的高频区后,隐伏断层带处的H/V谱比曲线多呈现高频、低放大系数和多峰值频率等特点;② 覆盖层厚度在部分强风化区和河流高频区存在5—10 m的差异;③ 环境噪声阵列反演所得部分覆盖层厚度变化较大区域与隐伏断层的形迹吻合。      

SIR-10H型地质雷达仪数据格式

SIR—10H型地质雷达勘探系统具有专用格式(即以dzt为扩展名文件)．本文对dzt文件的数据格式作了详细的解释,尤其是对数据的文件头部分用表格的形式进行了剖析和说明．同时本文还提供了读取SIR—10H型地质雷达数据的主程序C语言代码．最后作者以实例的形式读取了某一SIR—10H型雷达实测剖面,并给出了详细的文件头和各雷达扫描的数据。     

井孔ΔH指标及其观测系统原理

根据地震前兆的“应力－应变原理”，以及“岩石变形破坏的实质是其孔隙度发生变化”的结论，进一步应用地下水动力学中的达西定律推导得出，饱和含水层井孔在恒定流量下的动水位与该井孔静水位之差或二种不同恒定流量下的动水位之差ΔH，可以相对量度饱和含水层岩体孔隙度的变化，进而得出相对量度岩体受力变形的动态变化过程，这可作为一项新的地震前兆指标。据此设计了一种以“井孔ΔH指标”为观测对象的新型地震前兆观测系统。理论分析得出，ΔH指标仅对地下深部岩体应力－应变的变化信息敏感，对非应力－应变因素和地表干扰不敏感。已有实验初步验证了其具有抗干扰、高灵敏度和高信噪比等特性。距离实验点400km的2002年3月31日台湾花莲海外7．5级地震为ΔH指标的可行性实验提供了一个例证。     

微动H/V谱比方法

微动H/V谱比,即地表记录的不同频率地震背景噪声的水平分量与垂直分量的比值.?在工程地震领域,通常用V表示微动记录的垂直分量,用H表示微动记录的水平分量,测得作为频率函数的H/V谱比曲线后,依据一定的关系(通常是经验的),建立H/V谱比曲线的峰值与地层结构基阶共振频率之间的关系,从而估计沉积层厚度或场地放大因子,有时也...     

H型钢弹塑性挡块关键力学参数计算方法

混凝土挡块震害是桥梁震害的主要形式之一,型钢挡块具有塑性耗能和方便修复的特点。为便于工程设计计算,针对新型H型钢弹塑性挡块的力学性能,从H型钢截面的截面应力入手,利用应力弯矩关系,采用弯矩曲率分析方法,建立了H型钢弹塑性挡块弯矩-曲率和力-位移的计算公式,进而建立了H型钢挡块屈服前刚度、屈服荷载、屈服位移和屈服后刚度等关键力学参数的计算公式,并推导了H型钢挡块简化双线性滞回曲线。同时将上述建立的参数理论公式计算结果与有限元纤维模型法分析结果进行了对比,验证了所提出的计算方法的可靠性。     

地磁H、D分量受高压直流输电干扰形态分析

利用全国地磁台站地磁秒数据干扰资料,统计了27条高压直流输电对地磁观测H、D分量造成的干扰情况,研究高压直流输电对地磁观测H、D分量的影响特点,根据统计结果得到了地磁观测H、D分量受高压直流输电影响的多种干扰形态,并对各类形态产生的原因进行了分析,对H、D分量受高压直流干扰形态有了更清晰的认识。     

震级、震源距对地震信号H/V影响分析

本文采用喜马拉雅科学探测台阵四川省境内10个台站,计算了所有地震信号0.5—15 Hz的H/V谱比,分析了震级、震源距对H/V谱比的影响,并与各台站场地地脉动H/V谱比进行了比较. 结果表明: 震级对各台站地震信号的H/V谱比振幅值以及峰值频率几乎没有影响;震源距对谱峰明显的H/V谱比曲线的谱形和峰值频率影响不大,但对谱峰不明显的H/V谱比曲线的峰值频率有一定影响;H/V谱峰明显的台站,地震信号与地脉动信号的H/V谱比曲线的峰值频率具有很高的一致性,H/V谱峰不明显的台站,二者的峰值频率有一定差异.      

中强地震的H值与地震预报

研究了博克图,德都等地震前后的余震衰减系数H值在时间和空间上的分布。发现H值的变化能为地震预报提供某些可靠的信息。     

H型钢桩作灾区地基承载桩具抗震减震性能的优势分析

地基处理好坏是建筑物是否牢固的前提,当前,国内地基处理的方式多种多样,不同的地基处理方式所涵盖的技术含量不尽相同,施工工艺不尽相同,应用领域不尽相同,用高频液压振动锤施工H型钢桩作为中小学校建筑、或其他建筑物的承载桩,可有效防止地震对建筑物地基的影响和对建筑物的破坏,从而能有效地减少人民生命财产损失。