收藏本站
《天津大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高层建筑结构振动半主动控制系统研究

李江  
【摘要】: 结构振动半主动控制是目前性能价格比最高、最具工程应用前景的一种结构控制方法。它既可以克服主动控制需要大量外部能源的缺点,又基本沿用被动控制措施,同时具有良好而可靠的控制效果。这是一个跨学科的前沿研究领域,它不仅涉及土木与防灾等工程学科,还涉及自动控制、材料、电子、计算机等自然科学的众多学科。虽然目前出现了多种控制方法和控制装置,但是由于土建结构振动控制问题的特殊性和复杂性,使得许多理论研究成果无法应用于工程实践当中。因此,在理论研究和试验验证的基础上,结合结构工程实际,并借鉴其它相关学科的最新研究成果,开发适用于土木工程结构的半主动控制系统是使这一技术最终得到工程应用的关键所在。在这方面进行深入研究是具有重要理论价值和工程实用价值的。 本文在充分借鉴现代控制理论、智能控制理论、系统辨识技术、计算智能方法、新材料技术的基础上,结合土建结构工程实际,进行了较完整的高层建筑结构振动半主动控制系统理论研究和试验分析,对目前半主动控制中存在的主要问题分别提出新的解决方案。其中主要的创造性工作包括: 1.明确“延性结构”抗震设计与振动控制技术的关系,提出高层结构振动半主动控制设计流程,对半主动控制系统的工程应用具有一定参考价值。同时编制了高层结构AVS/D控制系统设计及分析软件,使这一系统的设计工作变得简单易行。 2.提出时变结构的ANN在线自适应模型跟踪辨识方法。这种方法把真实结构分成机理模型部分和时变误差模型部分。机理模型部份根据符合结构实际情况的计算模型离线确定;误差模型则利用动态递归网络的系统辨识能力采用一个小规模的网络在线跟踪辨识。仿真计算结果表明,这种方法概念清晰,计算精度高、时间短,能够真实反映时变结构的动力特性,适用于结构振动控制和健康监测中。 3.提出时变结构的GA在线自适应参数跟踪辨识方法。这种方法基于自适应跟踪辨识思想,对一般遗传算法进行诸多改进,利用了根据现有知识形成的机理模型,在线计算时只辨识误差模型参数,并对机理模型进行在线滚动修正,极大地缩小了GA算法搜索范围,减小了在线计算量,使之满足在线进行的实时性要求。这种方法概念清晰,计算精度高、时间短,能够真实反映时变结构的动力特性,适用于结构振动控制和健康监测中。 4.提出多种群GA算法,并在此基础上进行了高层结构半主动控制作动器优化设计。这种方法成功解决了多目标函数的联合优化问题,实现了在达到某一控制设计目标的前提 WP=5 下,同时得到作动器的最优位置和参数。仿真分析表明,利用本文方法可进行主动控制系统和半主动控制系统的各种作动器在不同振动控制设计目标下的优化设计,计算时间短,可靠性高,适合工程实际应用。 5.提出GA自校正开关控制律。这一算法基于自校正控制思想,在线辨识被控对象模型,根据对象当前数学模型对控制算法进行修正,使系统保持最优控制状态。其中控制器根据GA算法进行设计,克服了瞬时最优算法在线计算量大的缺点。辨识器采用GA在线自适应参数跟踪辨识技术,可以更精确地辨识复杂时变结构误差模型参数。仿真分析表明,这种方法保证了系统控制鲁棒性,控制效果好,在线计算时间短,适合在高层结构开关型半主动控制系统中采用。 6.在理论研究和计算机仿真分析的基础上,进行了AVS/D智能控制系统振动台试验。与以往进行的半主动控制试验相比,本次试验实现了对模型全部自由度的AVS/D智能控制,这在国内尚属首次。通过试验验证了AVS/D控制系统的实际可行性和控制能力,为这一系统的工程实用奠定了基础。 7.以某高层框架结构为例,进行了完整的高层结构AVS/D控制系统仿真设计及分析。在计算中同时考虑了土—结构相互作用和结构参数时变,使分析更接近实际工程情况。通过计算和分析,证明了本文提出的设计流程、系统模型在线建立方法、参数模型在线建立方法、作动器优化设计方法和半主动控制算法的可行性和正确性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU973.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 赵林;结构振动半主动控制的实用性研究[J];工程抗震与加固改造;2005年02期
2 赵林,王丽,张慧;AVS/D控制装置在半主动控制系统中的优化设置[J];石家庄铁道学院学报;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐晓龙;高层建筑结构的智能半主动振动控制研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 赵林;结构振动半主动控制及其实用性研究[D];天津大学;2003年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阎维明,谭平,周福霖;主动变刚度·阻尼体系的模拟地震振动台试验[J];北京工业大学学报;2001年01期
2 张晋;采用MATLAB进行振动台试验数据的处理[J];工业建筑;2002年02期
3 瞿伟廉,李卓球,姜德生,官建国,袁润章;智能材料结构系统在土木工程中的应用[J];地震工程与工程振动;1999年03期
4 吕大刚,王光远;基于遗传算法的抗震结构智能优化设计[J];地震工程与工程振动;1999年02期
5 阎维明,谭平;多自由度主动变刚度控制体系的振型控制[J];地震工程与工程振动;1999年01期
6 陈国兴,金永彬,宰金珉;结构主动减震控制研究进展[J];地震工程与工程振动;1999年01期
7 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
8 李宏男,阎石;中国结构控制的研究与应用[J];地震工程与工程振动;1999年01期
9 李敏霞,刘季;变刚度半主动结构振动控制的试验研究[J];地震工程与工程振动;1998年04期
10 王开顺;地基阻抗与结构地震反应[J];地震工程与工程振动;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 李江;何玉敖;;隔震和半主动控制组成的结构振动混合控制系统分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
2 何玉敖;何亚东;;瞬时最优半主动控制[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
3 何玉敖;冯德平;;结构地震反应的预测控制方法研究[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
4 何亚东;何玉敖;;基于模糊神经网络的建筑结构系统辨识[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杜永峰;李慧;金德保;党育;Billie.F.Spencer,Jr;;大震下被动与智能隔震结构动力可靠度的对比[J];地震工程与工程振动;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘华波;王红囡;;结构控制与智能材料[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
2 何玉敖;史月珍;;结构振动控制的鲁棒H_∞控制方法[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
3 刘筱玲;陈虬;;斜拉桥结构振动控制的界限控制算法[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
4 张旭红;吴植安;张善元;;建筑结构振动变阻尼滑模控制[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
5 黄晓强;何玉敖;;基于组合神经网络预测模型的AVSD位移界限开关控制[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
6 张巍;李江;何玉敖;;半主动控制与被动耗能减振控制比较研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
7 赵林;何玉敖;;基于BP神经网络的一种跟踪辨识方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
8 田占东;张振宇;;用遗传算法确定反应速率方程参数[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
9 武志云;郭连考;张东利;;ANN自适应控制在多层结构振动中的应用研究[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集[C];2000年
10 孙作玉;王晖;;隔震换能控制系统的仿真分析[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡宇达;大型汽轮发电机定子端部绕组的电磁固体振动问题研究[D];天津大学;2003年
2 陈莉;KDD中的几个关键问题研究[D];西安电子科技大学;2003年
3 张颖;分离CO_2/CH_4固定载体复合膜的制备与性能研究[D];天津大学;2003年
4 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年
5 黄进;含摩擦环节伺服系统的分析及控制补偿研究[D];西安电子科技大学;1998年
6 裴继红;基于模糊信息处理的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;1998年
7 李海民;遗传算法性能及其在聚类分析中应用的研究[D];西安电子科技大学;1999年
8 陈军;软判决译码的研究[D];西安电子科技大学;1999年
9 刘皓玮;行车指挥系统的Petri网建模与列车运行调整的遗传优化的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
10 刘小河;电弧炉电气系统的模型、谐波分析及电极调节系统自适应控制的研究[D];西安理工大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙信强;高速步进运动链动力学分析与实验研究[D];天津大学;2004年
2 金作宏;镍/海泡石催化剂的制备及其在对氨基苯甲酸合成中的应用[D];天津大学;2003年
3 胡林;面向曲面的数据建模方法及其应用[D];南京工业大学;2004年
4 邓涛;粘弹性阻尼器减震性能研究与优化分析[D];湖南大学;2005年
5 刘宏波;加入磁流变阻尼器结构的模糊逻辑半主动控制[D];辽宁工程技术大学;2006年
6 周龙;模拟电路故障诊断参数识别方法研究[D];湖南大学;2006年
7 代建学;基于神经网络的汽车故障诊断的研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
8 李海峰;天兴洲大桥列车制动及地震反应的被动控制[D];武汉理工大学;2007年
9 李军;智能压电摩擦阻尼器的控制理论与试验研究[D];大连理工大学;2005年
10 张大伟;混和调协质量阻尼器抗风抗震性能及最优位置的研究[D];西北工业大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张毅刚,梁海彤;替换可控杆件的双层柱面网壳半主动控制策略[J];北京工业大学学报;2003年03期
2 牟在根;侯晓武;宁平华;吴坚如;;ANSYS环境下基于离散变量的网架结构优化设计[J];北京科技大学学报;2006年05期
3 孙建梅;叶继红;程文瀼;;快速多点输入反应谱法在大跨空间网格结构中的应用[J];铁道科学与工程学报;2005年05期
4 徐闻,孙建恒,姚洪涛,杜二霞;单层柱面正交异型网壳的动力特性研究[J];河北农业大学学报;2005年01期
5 欧进萍,王永富;设置TMD、TLD控制系统的高层建筑风振分析与设计方法[J];地震工程与工程振动;1994年02期
6 李敏霞,陈厚群;结构参数控制器优化分布的一种计算方法[J];地震工程与工程振动;1999年01期
7 阎维明,谭平;多自由度主动变刚度控制体系的振型控制[J];地震工程与工程振动;1999年01期
8 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
9 欧进萍,关新春;磁流变耗能器性能的试验研究[J];地震工程与工程振动;1999年04期
10 周云,徐龙河,李忠献;半主动磁流变阻尼控制结构的地震反应分析[J];地震工程与工程振动;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李江;何玉敖;;隔震和半主动控制组成的结构振动混合控制系统分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
2 梁海彤;张毅刚;吴金志;;采用阻尼杆件的双层柱面网壳减震控制研究[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 杨润林;结构模糊振动控制的研究[D];中国建筑科学研究院;2003年
2 邬喆华;磁流变阻尼器对斜拉索振动控制的研究[D];浙江大学;2003年
3 陈海全;应用形状记忆合金的大跨桥梁结构振动控制理论研究与振动台试验[D];天津大学;2003年
4 颜桂云;地震、风激励作用下高层建筑振动控制的研究[D];浙江大学;2005年
5 张庆新;磁控形状记忆合金特性及其执行器应用基础研究[D];沈阳工业大学;2006年
6 徐晓龙;高层建筑结构的智能半主动振动控制研究[D];浙江大学;2006年
7 田鹏刚;空间结构智能稳定控制的基本理论与试验研究[D];西安建筑科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张琴;粘弹性阻尼器控制结构地震响应的设计方法[D];浙江大学;2003年
2 崔海涛;压电智能悬臂梁的被动与主动振动控制研究[D];西北工业大学;2004年
3 赵林;结构振动半主动控制及其实用性研究[D];天津大学;2003年
4 吕朝坤;高层建筑地震响应的ITMD控制[D];浙江大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 赵林;结构振动半主动控制的实用性研究[J];工程抗震与加固改造;2005年02期
2 赵林,王丽;基于BP神经网络的结构系统跟踪辨识方法[J];郑州大学学报(工学版);2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 任文杰;超弹性形状记忆合金丝对结构减震控制的研究[D];大连理工大学;2008年
2 潘秀珍;偏心支撑结构在现代钢结构应用的试验与理论研究[D];西安建筑科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王志春;天兴洲大桥纵向地震反应的主动控制[D];武汉理工大学;2007年
2 许霜玉;基于半导体致冷器的半主动热阻控制器研究[D];浙江大学;2007年
3 杨安钦;建筑结构振动控制及控制器优化设计[D];厦门大学;2007年
4 陈莉;升船机结构振动逻辑控制的研究[D];武汉理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙明清,李卓球,沈大荣;炭纤维水泥基复合材料的Seebeck效应[J];材料研究学报;1998年01期
2 李桂青,欧进萍;非线性体系受平稳随机荷载的首次通过问题[J];地震工程与工程振动;1982年03期
3 李桂青,邹祖军;结构振动控制述评[J];地震工程与工程振动;1987年01期
4 高小旺,鲍霭斌;抗震设防标准及各类建筑物抗震设计中“小震”与“大震”的取值[J];地震工程与工程振动;1989年01期
5 闵书亮,刘季;组合结构系统的振动控制方法[J];地震工程与工程振动;1989年04期
6 刘季,滕军;结构在地震作用下的主动自校正控制计算方法[J];地震工程与工程振动;1991年02期
7 刘季,滕军;地震作用下结构振型组合自校正控制[J];地震工程与工程振动;1992年02期
8 刘季,闵书亮;柔性控制抗震建筑新体系[J];地震工程与工程振动;1992年04期
9 洪峰,王前信,江近仁;基底滑移隔震刚性结构的随机滑移反应和可靠性分析[J];地震工程与工程振动;1993年02期
10 龙复兴;结构控制系统极点配置的一种方法[J];地震工程与工程振动;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 吕大刚;王光远;;论结构智能优化设计[A];中国土木工程学会计算机应用分会第七届年会论文集[C];1999年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王鸿,高学军,刘乐星;智能内模控制器的研究[J];广东工业大学学报;1999年01期
2 刘长良,于希宁,姚万业,刘吉臻;基于遗传算法的火电厂热工过程模型辨识[J];中国电机工程学报;2003年03期
3 陈超,王剑影;基于RBF神经网络的航空发动机起动模型辨识与仿真[J];燃气涡轮试验与研究;2005年01期
4 时乐;赵文杰;刘芳;范晗东;;遗传算法在热工对象辨识中的应用[J];电力科学与工程;2009年04期
5 潘德惠;模型辨识中两个方法与理论问题的探讨[J];东北大学学报(自然科学版);1981年01期
6 ;电液伺服阀频率特性测试系统与模型辨识[J];大连海事大学学报;1984年03期
7 王远赣;黄楠;郝麦海;;微型机数学模型辨识仪[J];机械与电子;1988年02期
8 周兵,龚浦泉,杨玉坚;XFY718仿形铣床的动态分析参数优化与试验台的模型辨识[J];四川工业学院学报;1991年Z1期
9 赵君辙;杨国军;孟芳;;基础振动影响下微g加速度计静态数学模型辨识[J];计测技术;2006年02期
10 胡腾;王跃钢;季邵;;基于火箭滑橇试验的加速度计误差模型辨识实验设计[J];弹箭与制导学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 于庆龙;叶承权;;高层结构电算中一些设计概念及计算结果的分析与判断[A];土木建筑学术文库(第10卷)[C];2008年
2 李振强;罗文广;潘盛辉;林川;;基于小波变换的Hammerstein模型辨识[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 夏才初;;统一流变力学模型的若干问题研究[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
4 牛景春;邵媛媛;姜雯雯;;BP网络模型辨识平台[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
5 夏才初;刘大安;;理论流变模型及其统一模型研究[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年
6 杨建中;陈港;王霓;袁昕;丰宇;;TCL工业研究大厦预应力混凝土结构设计[A];第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2003年
7 夏才初;;统一流变力学模型及用蠕变试验辨识流变力学模型的方法[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年
8 章兢;邹阿金;童调生;;一种正交基函数神经网络模型[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
9 陈安远;杨国平;宋一乐;孟吉复;卢永友;;高层结构动力特性试验研究[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1997年
10 蒋效雄;刘雨;苏宝库;柳明;;校正最小二乘法在加速度表误差模型辨识中的应用[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(一)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者  方帅;写字楼的专业化路径[N];中国房地产报;2006年
2 顾国良 陆振华 何鑫灿;新老结构规范技术规定变化及对结构含钢量的影响分析[N];中华建筑报;2006年
3 李叶;盈利能力下降雅虎首席营销官离职[N];中国联合商报;2007年
4 洪殿地;努力推行有效管理[N];福建日报;2006年
5 白桦 木子;携历史辉煌 铸灿烂未来[N];中国企业报;2003年
6 金磊;再次品味建筑与文学的盛宴[N];中国建设报;2010年
7 郑翔敦 高辉;建筑仿生技术[N];中国房地产报;2005年
8 通讯员  杭建 记者  方张接;丁桥三大经济适用房项目开工[N];杭州日报;2006年
9 于爽;预拌高强泵送混凝土的配制[N];中华建筑报;2006年
10 张俊良;商海浪潮显本色[N];中国房地产报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李江;高层建筑结构振动半主动控制系统研究[D];天津大学;2003年
2 姜春福;基于神经网络的机器人模型辨识与控制研究[D];北京工业大学;2003年
3 贺尚红;连续动力学系统参数模型辨识及工业试验[D];中南大学;2003年
4 邸道怀;圆形框筒高层结构大底盘框筏基础反力及变形特征研究[D];中国建筑科学研究院;2004年
5 孙冬梅;动态压力测量系统非线性模型辨识[D];南京理工大学;2004年
6 韩丽丽;多率多输入系统的辨识[D];江南大学;2010年
7 陈沅江;岩石流变的本构模型及其智能辨识研究[D];中南大学;2003年
8 吴博;基于定量反馈理论的飞行模拟器运动平台控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 胡啸;基于二阶及高阶统计量的数字接收机非线性盲辨识技术[D];华中科技大学;2011年
10 谢凡;高层混合结构层模型试验及动力弹塑性分析方法研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春园;模型船的数学模型辨识[D];大连海事大学;2012年
2 吴成勇;调频液体阻尼器对高层结构减振控制效果比较研究[D];四川大学;2004年
3 江涛;Hammerstein模型辨识算法的研究[D];西安理工大学;2010年
4 初燕云;Hammerstein OEMA模型辨识方法研究[D];青岛大学;2010年
5 齐庆龄;空间多面体高层结构的力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 杨聪巧;基于PE模型的迭代辨识与控制设计方法研究[D];兰州交通大学;2011年
7 洪艳萍;FIR模型辨识及其过程应用研究[D];浙江工业大学;2011年
8 胡军涛;视频高层结构分析和挖掘[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
9 刘刚;汽油机空燃比多参数模型辨识及MPC控制器设计[D];华中科技大学;2012年
10 冯冲;串级系统主动容错控制设计[D];大连理工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026