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建筑结构半主动控制系统理论研究

刘建军  
【摘要】:摘 要 结构的半主动控制是国内外新近重点研究的一个领域。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。但是,半主动控制具有强非线性的特点,其本质上属于参数控 制,各种不确定性都对控制系统的有效性、稳定性产生重要影响,从而影响结构 在地震作用下的反应。近年来,各种智能材料和智能算法相继引入半主动控制系 统,并与现代控制理论相结合产生一系列优越的半主动控制系统。本文即是在这 一背景和条件下,针对目前研究、应用比较热门的两种半主动控制系统展开分析。 其中主要的工作内容包括: 1.分别对目前建筑抗震领域常用的几种半主动控制装置进行比较, 分别指出其适用范围和优缺点,并对系统时滞、稳定性等主要性能进行了 对比性研究,在全面介绍基于磁流变阻尼器的新型的半主动 STMD 控制系 统基础上,提出一种依赖于主动控制算法的在线实时控制律,可充分发挥 磁流变阻尼器在半主动控制中的应用价值。另外由于主动变刚度阻尼 AVS/D 控制系统机理明确操作简单,且具有良好的鲁棒性能,因此 AVS/D 结构体系也是当前最有发展前途的结构振动控制体系之一。 2.在对结构半振动控制稳定性进行深入分析的基础上,通过对半主 动控制机理的研究,提出了基于人工神经网络的结构振动鲁棒控制方法, 将结构中的不确定性分为两个部分,分别采用传统的鲁棒控制方法和人工 神经网络在线跟踪补偿加以解决。 3.针对目前结构振动控制技术尚不成熟、实际应用中容易发生控制 失稳的特点,提出了结构振动鲁棒可靠控制,将 H2 和 H∞混合控制方法引 入结构振动领域,在控制系统中考虑作动器的失效问题,并设计相应的控 制律进行仿真分析,效果显著。 4.对目前结构振动半主动控制领域的常用的新型智能材料进行系统 分析,对其力学性能以及对控制系统的稳定性等性能的影响进行研究。


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