神经网络半主动TLCD对偏心结构的减震控制

本文采用在结构水平双向设置TLCD半主动控制装置的方法，对偏心结构在多维地震作用下的振动控制问题进行研究。首先利用多层前向神经网络，对偏心结构在双向地震输入下的两个平动方向的反应进行预测，然后在建立起半主动控制策略的基础上，利用神经网络根据控制准则调整TLCD的开孔率，实现以结构的半主动控制，数值结构表明，这种方法能对结构的平动反应和扭转反应都能起到的较好的减震效果。     

桥墩-梁体系横向半主动变阻尼控制研究

针对桥梁横桥向抗震条件相对较差的情况,提出利用变阻尼控制装置对典型桥梁结构横向振动进行控制的方法,探讨其基于LQR算法的半主动控制效果.将被控结构作为多自由度体系,建立了结构-变阻尼系统力学模型和运动微分方程,进而结合实例利用 Matlab软件仿真分析了各种半主动控制算法和被动控制策略的控制效果.研究结果表明:采用半主动变阻尼控制装置有效的降低了桥梁结构横向地震反应,控制效果明显.     

磁流变式调谐液柱阻尼器抑制结构

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置.依据Lagrange方程建立了MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,基于线性二次型经典控制计算出最优主动控制力,采用Bang-Bang、离复位以及限界Hrovat最优控制三种算法来实现半主动控制策略,以Nonhfidge地震动为例在Maflab/Simulink模块下进行了仿真计算.结果表明三种半主动控制策略中离复位控制最优,限界Harvot,Bang-Bang次之,且都优于被动控制效果.相对位移控制效果好于相对加速度,均方根值效果好于峰值效果.但MR-TLCD抑制结构受到此类特征周期地震作用时有放大加速度峰值可能.     

基于AFSMC算法的结构非线性振动MR控制与仿真分析

作为最近发展起来的高性能半主动控制装置,磁流变阻尼器通过改变磁场强度来调节控制力,可靠度高,体积小,出力大,并且具有Fail-Safe的特点,是一种具有广泛应用前景的新型结构控制装置。本文主要研究结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。首先采用我们提出的自适应模糊滑模控制(AFSMC)算法得到了结构非线性振动的主动控制力,然后参照主动控制力,提出和仿真实现了结构非线性振动的磁流变阻尼半主动控制。最后,针对3层和20层benchm ark非线性模型,每层均设置一个磁流变阻尼器,对在给定的地震动下的结构响应进行了计算,分析了半主动控制跟踪主动控制的效果,并且对于半主动控制下的结构位移响应、加速度响应等各项指标也进行了对比分析。仿真结果表明,由于自适应模糊滑模控制算法与半主动控制算法相结合可以很好地实现结构非线性振动的半主动控制,所以能够得到令人满意的控制结果。     

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。     

磁流变式调谐液柱阻尼器抑制结构地震作用半主动控制

磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)是由调谐液柱阻尼器(TLCD)和磁流变液阻尼器(MRD)组成的新型半主动控制装置。依据Lagrange方程建立了MR-TLCD与单自由结构耦合运动方程,基于线性二次型经典控制计算出最优主动控制力,采用Bang-Bang、离复位以及限界Hrovat最优控制三种算法来实现半主动控制策略,以Northridge地震动为例在Matlab/Simulink模块下进行了仿真计算。结果表明三种半主动控制策略中离复位控制最优,限界Harvot,Bang-Bang次之,且都优于被动控制效果。相对位移控制效果好于相对加速度,均方根值效果好于峰值效果。但MR-TLCD抑制结构受到此类特征周期地震作用时有放大加速度峰值可能。     

基于市场机制结构控制策略的研究和应用进展

半主动控制装置以其廉价、耗能低及控制稳定性好的优势成为目前结构控制领域的研究热点,由此势必产生具有大量半主动控制装置形成的复杂的结构控制系统,但足对于由大量半主动控制装置组成的结构控制系统,其形式非常复杂。相比于传统的集中式控制策略,分布式控制策略更适应此类复杂系统的控制要求。而基于市场机制的控制策略（Market-basedControl,简称MBC）属于分布式控制策略,它利用市场来模拟复杂的控制系统,用销售商和消费者来代替控制器和能源输出,从而将整个控制系统离散化,利用自由市场经济对有限资源合理分配的特点,对结构的振动实施高效的控制。介绍了分布式控制的概念,回顾了基于市场控制理论的发展过程,重点介绍丁其在土木工程领域的应用,存在的问题及未来发展方向。     

地震作用下大跨度连续梁桥半主动变阻尼控制研究

利用半主动变阻尼控制装置开展连续梁桥结构在纵向地震波作用下的振动控制研究,通过建立桥梁结构-半主动变阻尼系统力学模型和运动微分方程,进行不同地震波激励下,连续梁桥关键部位在无控?半主动变阻尼控制和主动控制下的响应值分析计算,其中最优控制力采用LQR算法确定,半主动变阻尼控制采用限界Hrovat最优控制算法。计算结果表明:半主动变阻尼控制与主动控制的控制效果接近,两者均起到了良好的减震作用,而其中半主动变阻尼控制所需能量少?设施经济可靠,是一种良好的结构减震控制方法。     

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。     

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。     

Sliding mode fuzzy control: Theory and verification on a benchmark structure

A sliding mode fuzzy control (SMFC) algorithm is presented for vibration reduction of large structures. The rule base of the fuzzy inference engine is constructed based on the sliding mode control, which is one of the non‐linear control algorithms. In general, fuzziness of the controller makes the control system robust against the uncertainties in the system parameters and the input excitation, and the non‐linearity of the control rule makes the controller more effective than linear controllers. For verification of the present algorithm, a numerical study is carried out on the benchmark problem initiated by the ASCE Committee on Structural Control. To achieve a high level of realism, various aspects are considered such as actuator–structure interaction, sensor noise, actuator time delay, precision of the A/D and D/A converters, magnitude of control force, and order of control model. Performance of the SMFC is examined in comparison with those of other control algorithms such as H_{mixed 2/∞}, optimal polynomial control, neural networks control, and SMC, which were reported by other researchers. The results indicate that the present SMFC is efficient and attractive, since the vibration responses of the structure can be reduced very effectively and the design procedure is simple and convenient. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

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。     

Modified sliding‐mode bang–bang control for seismically excited linear structures

Recently, sliding‐mode control (SMC) methods have been investigated for application to seismically excited civil engineering structures and have proved to be effective control strategic methods. On the other hand, although another class of well‐known optimal control laws, the so‐called ‘bang–bang’ control, has been investigated for several decades, their potential in civil engineering structural control has not been fully exploited. The purpose of this paper is to present a new control law for civil engineering structures, which is the sliding‐mode bang–bang control (SMBBC). The SMBBC method is a combination of the SMC and the bang–bang control. In consideration of actuators not suitable for high‐speed switching of control forces in the SMBBC in practice, modified sliding‐mode bang–bang control (MSMBBC) law is proposed and demonstrated to be able to provide the same control effects as the SMBBC case. Condition modified sliding‐mode bang–bang control (CMSMBBC) law is also investigated in this paper. In the CMSMBBC case, actuators act only when response quantities exceed some designated threshold values. The determination method of maximum control‐forces for actuators is investigated through example computation. The performance and robustness of the proposed control methods are all demonstrated by numerical simulation. Simulation results demonstrate that the presented methods are viable and an attractive control strategy for application to seismically excited linear structures. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Fuzzy sliding mode control for a building structure based on genetic algorithms

Based on the genetic algorithms (GAs), a fuzzy sliding mode control (FSMC) method for the building structure is designed in this research. When a fuzzy logic control method is used for a structural system, it is hard to get proper control rules directly, and to guarantee the stability and robustness of the fuzzy control system. Generally, the fuzzy controller combined with sliding mode control is applied, but there is still no criterion to reach an optimal design of the FSMC. In this paper, therefore, we design a fuzzy sliding mode controller for the building structure control system as an optimization problem and apply the optimal searching algorithms and GAs to find the optimal rules and membership functions of the FSMC. The proposed approach has the merit to determine the optimal structure and the inference rules of fuzzy sliding mode controller simultaneously. It is found that the building structure under the proposed control method could sustain in safety and stability when the system is subjected to external disturbances. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

建筑结构利用TLCD减振的神经网络智能控制

本文提出了建筑结构利用调谐液体柱型阻尼器（ＴＬＣＤ）减振的神经网络智能控制方法。首先阐述了确定ＴＬＣＤ半主动控制策略;然后利用ＢＰ人工神经网络方法计算并控制ＴＬＣＤ隔板孔洞的面积,以调节和控制阻尼比＆Ｔ,实现对建筑结构的智能控制。地震作用下的数值分析表明,本文所述的方法是十分有效的。     

结构参数非匹配不确定性问题的滑动模态控制

本文针对结构参数非匹配不确定性问题,采用简化滑动模态控制方法．即在滑动面的没计中忽略非匹配不确定性的影响,对一个顶层放置AMD系统的五层弹塑性建筑结构进行了主动控制数值分析．考虑了结构层屈服位移的不确定,数值模拟结果表明,简化方法具有很强的鲁棒性,结构参数相对于期望值的变化幅度为-40％至40%时．简化方法均有很好的控制效果。     

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。     

Improved design of sliding mode control for civil structures with saturation problem

A systematic and improved design procedure for sliding mode control (SMC) of seismically excited civil structures with saturation problem is provided in this paper. In order to restrict the control force to a certain level, a procedure for determining the upper limits of the control forces for single or multiple control units is proposed based on the design response spectrum of external loads. Further, an efficient procedure using the LQR method for determining sliding surfaces appropriate for different controller types is provided through the parametric evaluation of the dynamic characteristics of sliding surfaces in terms of SMC controller performance. Finally, a systematic design procedure for SMC required to achieve a given performance level is provided and its effectiveness is verified by applying it to multi‐degree‐of‐freedom (MDOF) systems. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。