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基于模糊—神经元的抗震结构智能混合控制

周建中  
【摘要】: 结构振动混合控制是一种新型的抗震技术,它不仅适用范围广,而且具有很好的控震性能。因此,国内外已有越来越多的专家学者投入到此方面进行研究,并已取得了一些成果。但从总体而言,目前国内外在抗震结构混合控制减震技术方面还处于试验及理论研究阶段。运用模糊-神经元网络控制技术,进行抗震结构混合控制方面的研究将开拓结构控制的一个全新领域,有关这一领域内的问题有待得到解决完善。 本文利用模糊-神经元智能控制技术,旨在研究PTMD(或加入模糊控制器的PTMD)与消能减震(或基于神经元的消能减震)相结合的广义混合控制的设计理论和方法。主要完成了以下工作: 1)分别建立基于模糊性原理的PTMD与基于模糊性原理的消能减震结构运动模糊微分方程,运用模糊微分方程理论求得其解,分析各自存在的问题。 2)建立PTMD与消能减震相结合的混合控制的运动模糊微分方程,求其解;分别与PTMD、消能减震系统相比较;建立PTMD与消能减震相结合的混合控制系统的设计理论和方法。 3)建立基于神经元网络的抗震结构混合控制的理论和方法;进行基于神经元网络技术的消能减震器的优化设置研究,分析其有效控制的振型数量。 4)运用模糊控制器的设计原理,进行PTMD模糊控制器的设计。 5)分别进行PTMD与基于神经元的消能减震系统相结合的混合控制、SATMD(带模糊控制器或神经-模糊控制器的PTMD)与消能减震相结合的混合控制、SATMD(带神经-模糊控制器的PTMD)与基于神经元的消能减震系统相结合的混合控制的研究,并与已有的试验结果对比,确立各自的优缺点,建立各自的设计理论和方法。 6)从广义混合控制入手,利用本课题的研究成果,建立抗震结构智能混合控制方案选择模糊专家系统的基本理论。 7)针对1、2、3、5情况,建立基于MATLAB语言的抗震结构智能混合控制的仿真系统。 本文的创新之处在于: 1)国内外首次提出了抗震结构智能控制、狭义混合控制、广义混合控制等概念,并提出了理 论上主动控制的效果最好,混合控制是一种实践上最好的控震形式的新论断。 2)国内外首次研制开发了PTMD模糊控制器,并应用于PTMD中,改善了PTMD制频范围。 3)国内外首次提出了对粘弹性阻尼结构进行神经网络优化设置的新方法,以考虑不同地震动 特性的影响。该方法是对传统优化方法的进一步发展。 4)国内外首次提出了基于弹塑性时程分析进行抗震结构模糊建模及模糊控制规则自动提取 的方法。该方法可以推广到利用所有成熟程序自动提取模糊控制规则以进行结构模糊控制。 5)国内外首次提出了应用神经网络技术形成减震结构模糊控制规则的关系生成方法和推理 合成算法,从而实现了神经网络驱动的混合控制结构体系模糊推理。 6)编制了一套基于模糊的广义混合控制结构体系的弹塑性时程分析计算机程序,该套程序能 同时考虑了消能器非线性和结构非线性。 7)建立了抗震结构智能混合控制的方案选择模糊专家系统的基本理论;并建立了基于MATLAB 语言的抗震结构广义混合控制的仿真系统。 8)国内外首次提出了P皿0(或SATM切与消能减震(或基于神经元的消能减震)相结合的广义混 合控制设计理论和方法。


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