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巨型钢框架悬挂结构体系减震半主动控制研究

蓝文武  
【摘要】:本文在充分分析国内外相关研究成果的基础上,对巨型钢框架悬挂结构体系进行了主动变刚度和主动变阻尼的半主动振动控制研究,具体包括以下几个方面: 1.第1章,综述了巨型结构悬挂体系及其半主动振动控制的发展、研究现状及工程应用,介绍本文选题的出发点以及论文的主要研究内容。 2.第2章,采用随机分析方法对巨型钢框架悬挂结构单、多自由度体系进行了主子结构间频率比、质量比、阻尼比等参数的优化分析研究,建立起这些参数与结构随机响应均方差之间的相关关系,从关系规律中确定最优参数。并进一步提出了直接以吊杆长度作为参数,通过建立该参数与结构的均方差响应的关系曲线,从中确定最优杆长的吊杆长度实用设计方法。 3.第3章,提出一种可实时、连续改变悬挂层吊杆长度的主动变刚度控制装置,该装置通过实时改变吊杆的长度而改变结构体系的水平振动的动力特性,同时对结构体系产生了水平向弹性恢复力增量,合理设计后,该弹性恢复力增量成为了有利于结构减震、类似于结构控制中的控制力。 4.基于LQR最优控制理论,本文在吊杆长度改变引起的弹性恢复力增量(即主动变刚度控制力)与二次型最优控制力之间建立了对应关系,并在使弹性恢复力增量尽量逼近或跟踪实现LQR最优主动控力的原则下,推导得到了求解最优弹性恢复力增量的算法,并据此建立了求解实时最佳吊杆长度改变量的方法。算例分析表明,该主动变刚度装置对结构的位移和速度反应的控制效果较好,但对结构的加速度反应的控制效果不理想。 5.在第4章,将已有的一种典型的主动变阻尼控制装置引入巨型钢框架悬挂结构体系的振动控制中,并以一种不同于已有研究的装置布置位置方式进行


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