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带裙房高层建筑的半主动逻辑控制

陈静  
【摘要】: 针对带裙房高层建筑地震反应的鞭梢效应问题,以瞿伟廉教授和徐幼麟教授提出的“ER/MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的半主动控制”理论为起点,采取理论分析、计算机仿真和地震模拟振动台试验等研究手段,首次将基于泛布尔代数的逻辑控制方法引入结构控制领域,提出了半主动逻辑控制方法,包括单MR阻尼器半主动逻辑控制A、B、C和多MR阻尼器半主动逻辑控制D、E、F等六种。 2002-2003年在香港理工大学,首次进行了单/多MR阻尼器阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的数字仿真和地震模拟振动台系列试验。设计和制作了MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑的试验结构模型,对结构模型的动力特性进行了理论计算与实时测试。开发了结构仿真系统并完成了结构地震反应的仿真试验。建立了振动台试验系统,开发了试验控制软件,提出了“自动数据分解法”及其软件实现,确定了试验结构模型反应的获取方法。提出了多MR阻尼器控制系统观测点的选取与传感器布置的一般原则,解决了实际试验工作中的问题。 地震模拟振动台试验结果表明:MR阻尼器的Passive off方式是外部电源被切断时的最低控制效果,能消除原结构地震反应的鞭梢效应,并使主楼和裙房的地震反应有一定的减少,六种半主动逻辑控制方法的减振效果比passive off方式更好,多MR阻尼器控制的效果优于单MR阻尼器。本文提出的半主动逻辑控制方法的主要优点是快速、简单,不需要控制对象和MR阻尼器的数学模型,能充分应用MR阻尼器的非线性,可靠性高,鲁棒性强。半主动逻辑控制方法不依赖结构体系模型和外界扰动影响,只依赖于逻辑控制算法自身,简化了分析过程,增强了控制效果,且对不同激励的适应性强,比目前广泛应用的部分最优控制算法的控制效果和鲁棒性好,是一种新的具有工程应用价值的结构智能半主动控制方法。


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