一、基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验(论文文献综述)
郭佳[1](2020)在《结构振动磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法研究》文中认为为了改进半主动控制算法并减少控制过程中所需要的模糊推理数量,使其处于可以接受的范围之内,提出了结构模态控制算法。建立了一栋安装磁流变阻尼器装置的20层钢框架计算模型,分析算法的减震效果及控制变化规律。根据结构振动控制目标,使每个采样时段内总的机械能数量为最小,提取合适的模糊控制规则。1)提出的磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法明显地减少了多个状态变量之间模糊关系的判断以及状态变量和控制措施识别的推理运算,并且只对第一阶振型控制就能起到理想的减震作用。2)输入EL-Centro波等6条具有代表性的地震波,计算结构在磁流变阻尼器半主动模态模糊控制和无控制两种方案下的地震动力反应。有控制时,结构地震动力反应楼层位移和楼层速度的时程均随时间变化迅速衰减,其幅值较无控制时变小,控制效果良好。但有控制时楼层加速度却出现放大的现象。3)磁流变阻尼器半主动模态模糊控制对楼层位移和楼层速度响应的最大减震效率可达50%左右。当磁流变阻尼器最大库仑力fdmax的取值在合适的范围内(8000k N<fdmax<20000k N,楼层所有阻尼器的总和)变化时,减震效率与fdmax的取值呈正相关的趋势。4)由于半主动控制与AMD主动控制的差别以及模糊控制与精确控制之间的稳态误差,若要达到与AMD相同的减震效率,则磁流变阻尼器需要比AMD作动器输出更大的作用力。但半主动控制装置简单,消耗的能量小(伺服阀消耗能量),实用性强。而模糊控制简便,容易实施。因此,磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法可能会有优势和进一步的实用前景。图48幅;表13个;参62篇。
卢聚彬[2](2019)在《用于智能结构的系统识别与振动控制一体化》文中进行了进一步梳理智能结构在近几年来得到了广泛地研究并被国家大力发展。在同时装有健康监测系统和振动控制系统的结构中,均装置有传感器,数据处理与作动器,就如同人体的神经系统,大脑和肌肉组织。当传感器感受到外界的极端荷载时,会将数据传输到数据处理系统中进行处理,计算此时结构所需的最优控制力,再将数据反馈给作动器,作动器对结构进行最优控制。这样的机制就如同人体神经感受到外界刺激,然后大脑做出处理,最后让人体肌肉做出适当反应。这种具有智能化功能的结构成为智能结构。这种智能结构具有经济高效的优点,所以,基于此背景,本论文主要研究用于智能结构的健康监测与振动控制一体化方法。本论文主要基于课题组所提出的未知输入下广义扩展卡尔曼滤波方法(GEKF-UI),旨在解决之前在结构健康监测与振动控制一体化研究当中存在的问题与局限。本论文分别对时不变系统、时变系统、AMD/SAMD-结构系统与高层风致结构的系统识别与振动控制做出研究,分别在相应学者做出杰出贡献的前提下,做出一些改进工作,使得方法更适用于工程实际应用。在本论文第二章内容中,提出了一种创新的针对于时不变系统的健康监测与半主动控制一体化方法。与现有的最新研究相比,本章提出的方法具有仅需部分响应观测,且不需观测激励处响应的优点,使得该方法对传感器放置没有特殊要求,所以具有更强的适用性。同时,在地面运动未知的情况,观测结构绝对加速度响应时,是无法得到结构相对加速度响应的。而之前的未知地面激励的系统识别研究中均己相对加速度响应作为观测值,而忽略了这一点。本章针对这一难题,提出了基于GEKF-UI算法,在观测绝对加速度响应与层间位移响应的情况下,对系统状态和未知地面运动进行识别,同时,结合线性二次型高斯控制(LQG)算法与相应的半主动控制策略对结构进行智能控制。本论文第三章内容在上一章的基础上,将方法扩展到高层结构的系统识别与振动控制中,不仅对主体结构参数进行识别,同时对埋置于建筑内部的控制设备参数进行识别,保证控制效果可靠性。AMD/SAMD作为一种常见的主动控制设备,被普遍的应用于工程实际中。但是,当AMD/SAMD被安装进建筑内部时,并且在服役期间,其参数及控制性能可能会发生变化,从而达不到最优控制效果。所以,对AMD/SAMD-结构系统的参数识别,以保证其控制性能一直受到广大的研究关注。本章提出方法与现在方法的改进在于,可在部分响应观测的前提下,对AMD/SAMD-结构系统的参数进行识别,并保证其控制效果。在论文的第二、三章内容的基础上,在第四章中考虑了当建筑结构在服役期间,结构参数可能发生时变的情况,创新地提出了针对这种时变系统的系统识别与自适应半主动控制相结合的方法。在现有文献中,通常是通过解关于自适应因子的复杂非线性矩阵方程来对时变系统进行识别。而解此复杂非线性矩阵方程需要较多耗时,这便使得难以与对’时耗性’要求较高的控制系统相结合。为解决这一难题,本章方法基于GEKF-UI方法,将非线性系统中的时变项视为虚拟未知力,通过这一转化,使得时变系统的状态识别能够真实’实时在线’,从而便于与半主动控制算法相结合。论文的前四章内容中均是以地震作用或者集中荷载的形式进行一体化方法研究,第五章中将该方法扩展到分布荷载,如风荷载的形式进行研究。所以,本章提出一种基于未知输入下模态卡尔曼滤波(MKF-UI)的创新风荷载识别方法,同时对风致结构的振动进行控制。在现有的研究中,对风荷载的识别方法中一直有些难题尚未解决,如:需要响应全观测,无法做到实时在线等。而对风致结构的控制而言,通常需要风荷载信息,但这在实际中是很难得到的。所以,本章提出一种在部分响应观测的条件下,对风荷载进行实时在线的识别,同时对结构提供最优控制力。
赵玉亮[3](2019)在《磁流变阻尼器减震结构振动台试验研究》文中指出作为半主动减震装置的典型代表,磁流变(MR)阻尼器完美结合了主动控制的灵活性和被动控制的可靠性的优点,能够利用微小外部能量产生较大且连续可调的阻尼力,因此受到了国内外学者的广泛关注。由于磁流变阻尼器减震控制涉及多领域交叉学科,仍然存在诸多问题尚未解决。特别是在磁流变阻尼器减震系统开发和设计,以及控制系统的高度集成化、微型化等方面研究较少,高度集成化的磁流变阻尼器减震系统的实时在线控制效果研究仍存在一定的研究空间和价值。因此,本文针对磁流变阻尼器减震系统的关键问题,如磁流变阻尼器力学性能、磁场分布、优化设计以及减震系统控制器的设计和研制等工作展开研究,主要研究工作如下:(1)提出了考虑Stribeck效应的磁流变阻尼器力学模型通过对本课题组自主研发的双出杆磁流变阻尼器进行不同电流、位移幅值和激励频率下的力学性能试验,系统地研究了其阻尼力特性。尤其是对低速区Stribeck效应产生的原因及其随电流、频率、位移幅值变化的规律进行了探讨。以双Sigmoid力学模型为基础,提出了能够较为准确地描述低速区Stribeck效应的改进滞回模型,并利用试验数据验证了所提模型的准确性。(2)开展了基于全构件模型的磁流变阻尼器磁场分析及测试为实现磁流变阻尼器的优化设计,需要准确分析阻尼间隙处磁场分布状态,研究影响阻尼间隙磁感应强度的诸多因素。首先,对磁流变阻尼器的全构件磁路进行了理论分析,并根据等效磁路理论给出阻尼间隙处磁感应强度的计算方法;其次,利用通用有限元软件对包含不同构件的磁场进行仿真,并对相应的磁感应强度进行测试,将测试结果与仿真结果进行对比分析。结果表明,考虑非工作磁路的仿真计算结果与实测值基本吻合,基于全构件模型的磁感应强度仿真计算结果更加准确、可靠。(3)实现了基于性能目标的磁流变阻尼器优化设计磁流变阻尼器最大出力和可调系数高度依赖于阻尼间隙处的磁感应强度和阻尼器的几何尺寸,而几何尺寸又对磁感应强度产生影响。为实现特定性能磁流变阻尼器的设计,提出了一种面向性能目标的磁流变阻尼器智能靶向寻优设计方法,解决了阻尼间隙处磁感应强度及阻尼器几何尺寸的优化问题。根据优化结果制作磁流变阻尼器,并对其进行磁场测试和力学性能测试来验证此种优化设计方法的有效性。(4)提出了磁流变阻尼器减震系统的智能分段控制策略实际应用对磁流变阻尼减震系统有可靠性、稳定性和易实现的要求,考虑控制效果和简单高效间的平衡,本文提出了一种基于位移反馈和地面加速度反馈的智能分段控制(PSC)策略。该控制策略计算量小,反馈需求量少,控制效果优于两种被动控制策略,利于微型化控制器的实现,较好解决了减震系统的实际应用需求。(5)开展了磁流变阻尼器减震结构振动台试验对底层安装集成化磁流变阻尼器减震系统的三层钢框架进行了振动台试验研究,以不同地震波作为激励输入,对实时在线智能分段控制与传统的Passive on和Passive off控制策略下的结构动态响应进行了比较,以检验所开发的减震系统的振动控制效果。试验结果表明,该磁流变阻尼器减震系统能够显着降低结构动力响应,有效实现对结构振动的实时在线控制,其对位移和加速度响应的综合控制效果要优于两种被动控制方式。本文的创新之处在于:(1)提出了一种可反映低速区域Stribeck效应的改进滞回模型,该模型更能准确描述能准确地描述低速区的阻尼力突变特性;(2)提出了一种面向性能目标的磁流变阻尼器智能靶向寻优设计方法,解决了阻尼间隙处磁感应强度及阻尼器几何尺寸的优化问题;(3)提出了一种基于位移反馈和地面加速度反馈的智能分段控制策略;搭建了集成化的磁流变智能减震系统,并对加入该智能减震系统的建筑结构模型进行了模拟地震振动台试验,验证了该系统的有效性。
林秀芳[4](2018)在《基于MR阻尼器的建筑结构半主动控制策略及其优化研究》文中研究指明如何提高建筑结构抵抗地震和强风等动态扰动的能力,从而保证生命和财产安全是土木工程领域的研究热点之一。MR阻尼器是一种具有广阔应用前景的智能半主动减振装置,但是目前基于它的振动控制的研究还有待进一步深入。首先,由于MR阻尼器具有复杂的强非线性,很难对其建立能够准确预测控制信号的逆向模型。其次,MR阻尼器半主动控制算法在控制效果、时滞影响以及结构参数不确定性影响等方面的研究仍有待深入。再次,目前应用MR阻尼器对相邻结构进行连接控制的研究仍然局限于采用刚性地基假设。因此,本文以建筑结构减震为目标,对基于MR阻尼器的控制策略进行深入研究,主要工作如下:1.针对MR阻尼器的逆向动力学模型难以确定的问题,本文提出分别采用遗传算法和蛙跳算法对自适应神经模糊推理系统(ANFIS)进行改进,并利用改进的ANFIS技术对MR阻尼器进行逆向建模。数值分析结果表明:相较于标准ANFIS,改进后的ANFIS的建模精度和泛化能力显着提升,其中基于蛙跳算法改进的ANFIS逆向模型具有最高的控制信号预测精度和阻尼力预测精度。另一方面,对MR阻尼器进行动力性能测试,基于实验数据,建立了其Bouc-Wen正向模型,并验证了模型的有效性。2.鉴于模糊控制能根据地震响应直接获得MR阻尼器的控制信号,但它存在控制系统的参数选取困难和优化不全面的问题,本文提出了一种基于改进蛙跳算法优化的建筑结构半主动模糊控制方法,通过对优化算法的编码形式进行改进,实现了模糊控制系统关键模块的全面优化。仿真分析结果表明:这种控制方法的控制效果优于其它多种控制方法,而且在结构参数发生变化时仍能有效抑制结构振动。3.针对考虑时滞影响的建筑结构MR阻尼器半主动减震需求,本文提出了一种结合灰色预测系统和ICA-LQG-COC的半主动线性最优预测控制方法(GP-ICA-LQG-COC)。其中,鉴于线性二次型最优调节器便于与灰色预测系统相结合,但存在加权矩阵难以确定和全状态反馈的问题,提出了一种结合帝国竞争算法、线性二次型高斯控制和限幅最优控制的ICA-LQG-COC半主动控制。数值分析结果表明:在理想系统中,ICA-LQG-COC的控制效果优于LQG-COC半主动控制和两种被动控制;在时滞系统中,GP-ICA-LQG-COC通过预测机制有效地实现了系统内部的时滞补偿。4.为了兼顾基于MR阻尼器的结构减震效果和控制算法的鲁棒性,本文提出了一种考虑混合灵敏度设计的半主动H∞鲁棒控制方法。其中,鉴于基于MR阻尼器的结构振动H∞控制存在设计保守且不灵活的问题,提出将H∞控制系统的设计转化为混合灵敏度的带约束多目标优化问题,形成了一种改进的输出反馈混合灵敏度H∞控制,并在此基础上引入改进的ANFIS逆向建模技术,以进一步提高控制效果。数值分析结果验证了这种半主动鲁棒控制方法的有效性。此外,本文还将所提出的三种半主动控制方法分别从控制效果、时滞解决能力以及应对结构参数不确定性的能力等方面进行比较,结果表明这些控制方法各有其特点。5.针对地震波激励下的考虑土-结构相互作用(SSI)的相邻结构,提出了采用MR阻尼器作为连接装置的控制方案,并针对MR阻尼器的位置优化问题,提出了一种能解决带约束非线性整数优化问题的改进遗传算法。数值分析结果表明:SSI对相邻结构的振动特性和地震响应都有一定的影响,在控制地基柔性较大的高层结构时尤其要将SSI纳入考虑范围。采用MR阻尼器连接控制可以同时减小结构的地震响应和最小防撞间距。对MR阻尼器位置进行优化后能进一步改善结构的振动和碰撞问题。
展猛[5](2017)在《基于SMA-压电复合减震系统的电抗器结构地震响应控制研究》文中进行了进一步梳理电抗器是电力系统中的重要设备之一,主要起着限流、滤波和补偿作用。一般由电抗器实体和支柱绝缘子组成,具有重心高,顶部质量大,支柱长细比大等特点,抗震性能较差。地震后常发生支柱绝缘子与电抗器组件连接部位被震坏等现象。而随着我国电网容量的大幅增加以及电压等级的不断提高,电抗器电压等级及容量也不断提升,使得设备整体高度大幅度增高,对抗震性能的要求也越来越高。本文针对形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)被动减震装置和压电摩擦半主动减震装置存在的缺点,考虑电抗器设备特点和结构减震控制要求,研发了一种新型SMA-压电摩擦复合减震装置,并结合人工免疫算法、BP神经网络和模糊控制算法等智能控制技术,进行了基于电抗器结构的SMA-压电复合减震系统的一体化理论分析与试验研究。主要内容如下:(1)针对遗传算法容易陷入早熟收敛和群体多样性差的问题,基于生物免疫系统中的克隆选择、免疫记忆以及免疫自调节机理,提出了一种自适应免疫记忆克隆算法(AIMCA)。以模态可控度作为优化目标准则的影响因素,分别采用改进的遗传算法(IGA)和AIMCA,对一个85节点、288杆件的空间平板网架结构中减震装置的布置位置和数量进行了优化配置研究。结果表明,AIMCA适用范围广,特别是对于复杂工程结构减震装置的高维优化配置问题,AIMCA则表现出了比IGA更优异的性能,种群多样性更好,寻优能力更强,收敛速度更快,可以获得更大的性能指标值和更优的减震效果。(2)通过对研发的SMA-压电摩擦复合减震装置进行性能试验,分析了激励电压、加/卸载频率和位移幅值等对其单圈耗能能力、等效阻尼比及等效割线刚度的影响。结果表明,该复合减震装置可双向出力,滞回曲线饱满且对称性较好,加/卸载频率对复合减震装置的性能影响很小,说明其工作性能稳定,适用范围广;随着电压的增大,减震装置的绝对最大控制力呈线性增大,滞回面积逐渐增加,耗能能力不断提高。在位移幅值为12mm时,施加120V电压,耗能量可提高138.23%,等效阻尼比可提高94.23%,可见研发的复合减震装置耗能能力较好。(3)基于SMA和SMA-压电摩擦复合减震装置的试验结果,分别采用两种神经元输入策略,建立了相应的BP神经网络预测模型,并利用AIMCA对复合减震装置神经网络模型的权阀值进行了优化。结果表明,相比采用前前时刻和前时刻应力、应变以及本时刻应变作为神经元输入的SMA网络模型,以位移、速率和电压为神经元输入的复合减震装置预测模型由于减少了神经元输入参量,其预测精度有所降低,但便于工程应用,经优化的BP神经网络提高了复合减震装置预测模型的精度和稳定性。BP神经网络预测模型可综合考虑多种因素,较好地预测复合减震装置的出力,便于在MATLAB仿真中实现,为SMA复合类减震装置本构模型的建立和应用提供了新途径。(4)采用连续Bouc-Wen模型模拟结构的非线性恢复力,利用建立的优化BP神经网络模型确定复合减震装置的控制力,电压采用模糊控制输出,进行了一框架结构地震响应的混合半主动控制仿真分析。结果表明,基于复合减震装置的特点,结合人工免疫算法、BP神经网络和模糊控制技术建立的混合半主动控制系统可以根据结构的动力反应实时地调整压电摩擦单元的摩擦出力,便于实现结构的混合半主动控制。(5)设计制作了一个相似比1:2的10kV干式空心电抗器结构模型,对其进行了无控、被动控制和混合控制时的模拟地震振动台试验,分析了模型结构的动力特性变化规律和不同工况下的减震效果。结果表明,文中研制的SMA-压电摩擦复合减震装置可以有效地降低电抗器结构的动力反应,一般地,被动控制时位移和加速度的减震率可达40%,混合控制时可达50%。另外,试验后未见电抗器结构薄弱部位发生地震破坏,说明该复合减震系统可提高电抗器结构的抗震可靠性。
耿方方[6](2015)在《近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究》文中研究指明多塔斜拉桥结构的抗震性能与减震控制是目前国内外学术界与工程界的热点研究领域。为了保障多塔斜拉桥结构的抗震安全性,需要结合多塔斜拉桥的自身力学特性及其地震动特性展开深入的研究。本文围绕近断层地震动作用下多塔斜拉桥抗震安全这个主题,从多塔斜拉桥地震动强度指标、多塔斜拉桥结构抗震性能、多塔斜拉桥结构振动控制特性、多塔斜拉桥结构被动优化控制方法以及结构混合控制方法等5个方面较系统地开展近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究,本文的主要工作和成果如下:1、开展了近断层地震动作用下结构地震动强度指标研究。提出了近断层地震动作用下适用于中长周期结构的地震动强度指标,结合最不利设计地震动概念,提出了适用于中长周期结构的最不利设计近断层地震动。在此基础上,针对不同场地条件及结构自振周期分别给出了7组最不利设计近断层地震动用于中长周期结构的动力时程分析。2、开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥抗震性能研究。重点讨论了近断层地震动作用下多塔斜拉桥采用纵向部分固结体系和纵向全自由体系的地震反应特点,明确了多塔斜拉桥采用不同纵向结构体系的主要控制目标。研究结果表明:近断层地震动作用下多塔斜拉桥采用纵向部分固结体系的主要控制目标是减小塔梁纵向固结处过大的塔底纵向内力,而纵向全自由体系主要是减小过大的塔底纵向弯矩、塔顶纵向位移以及塔梁和墩梁纵向相对位移。3、开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥振动控制特性研究。重点分析了近断层地震动作用下多塔斜拉桥不同纵向结构体系采用粘滞阻尼器和弹性拉索的振动控制特性,明确了近断层地震动作用下多塔斜拉桥不同纵向结构体系的适宜被动控制装置。研究结果表明:粘滞阻尼器应用于多塔斜拉桥纵向部分固结体系的减震控制效果优于弹性拉索,而粘滞阻尼器和弹性拉索都适用于多塔斜拉桥纵向全自由体系的减震控制。4、开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥被动控制方法研究。首先联合应用响应面法与多目标遗传算法提出了近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震优化控制方法。在此基础上,针对多塔斜拉桥纵向部分固结体系塔底纵向内力控制的矛盾性,建立了采用粘滞阻尼器的被动控制优化分析方法;针对多塔斜拉桥纵向全自由体系提出了粘滞阻尼器和弹性拉索综合控制体系及其两阶段优化分析方法。5、开展了近断层地震动作用下多塔斜拉桥混合控制方法研究。采用经典线性最优控制算法和限界Hrovat最优控制算法开展了基于MR阻尼器的多塔斜拉桥半主动控制分析,给出了纵向部分固结体系和纵向全自由体系的最优半主动控制方案。在此基础上提出了多塔斜拉桥混合控制系统以“被动控制为主、半主动控制为辅”的设计策略,建立了多塔斜拉桥纵向部分固结体系和纵向全自由体系的混合控制方法。
戴纳新[7](2012)在《基于压电-SMA变摩擦阻尼器的智能隔震系统试验与理论研究》文中研究表明结构振动控制作为一种积极、有效的减震技术在土木工程中的研究和应用已经有近40年的历史,而近年来将磁流变(MR)、形状记忆合金(SMA)和压电陶瓷(PZT)等智能材料引入其中,为建造大震不倒的结构提供了光辉灿烂的前景,也为振动控制的研究平添了无穷的活力。目前对MR阻尼器的研究已经比较深入和成熟,故有必要加强对其它半主动控制装置的研究与开发。本文基于形状记忆合金(SMA)和压电陶瓷(PZT)两种智能材料的特点,提出了三种压电复合变摩擦阻尼器,它们充分利用PZT的正、逆压电效应和响应速度快的优点以及SMA丝出力大、性能稳定的特性,结合摩擦阻尼器的简单构造,改善了现有压电阻尼器的性能,力图推进压电阻尼器的实用化进程。在电场作用下,变形被约束的叠层压电陶瓷驱动器能够瞬间提供可控的驱动力(即逆压电效应),而且控制系统简单可靠,这些特点为其实用化提供了方便。利用这个特点,分别研发了水平面内无方向性的压电变摩擦阻尼器和压电-SMA复合变摩擦阻尼器,与圆形隔震橡胶支座协调工作,能够在水平各个方向提供可控的摩擦阻尼。对安装有新型阻尼器的智能隔震结构进行了理论分析和试验研究。在此基础上,还提出了压电自发电的智能隔震系统的理论构想。主要工作包括以下几个方面:(1)针对新型的压电阻尼器和压电-SMA变摩擦阻尼器,制作了其实验室比例的模型。分别进行了压电陶瓷出力性能试验、SMA丝材料性能试验和两种新型阻尼器的动力性能试验:压电驱动器出力性能试验结果表明,开始阶段预压力的增加能提高压电陶瓷驱动器的出力,但随着约束钢架被预压得越来越紧密,压电驱动器出力趋于稳定。阻尼器性能试验主要研究其动力特性,研究了施加固定预压力(对应于“被动关”状态)和同时施加预压力和变电压下阻尼力(对应于半主动控制状态)的特性,特别是研究了双向滑动时压电摩擦阻尼器的动力特性,还测试了大行程下SMA丝提供的阻尼力特性。结果表明,SMA丝能够在隔震层位移较大时,提供很好的复位力。智能阻尼器半主动和被动状态下的可控阻尼力稳定,滞回性能在低频段基本不随加载频率的变化而改变。双向滑动时,起滑阶段x、y方向初始刚度相差较大,滑移稳定后双向的动力特性稳定。(2)由于压电-SMA复合变摩擦阻尼器构造复杂,而且两种智能材料(叠层压电驱动器和SMA丝)都在贡献阻尼力时导致阻尼器变形,而目前研究中基于单向胡克定律的压电可调正压力计算公式已经不再适用。所以,提出了基于有限元分析的智能阻尼器可调阻尼力计算模型和带电压参数的形状系数计算公式。通过Ansys分析还证明了长行程的压电复合阻尼器中,压电正压力偏心,对可调阻尼力的影响非常小,并推导了可调阻尼力偏心影响的计算公式。在此基础上,还优化了复合智能阻尼器的刚度参数。(3)对基于压电-SMA复合变摩擦阻尼器的智能高位层间隔震系统进行了仿真分析。以一14层的高位(第9层)层间隔震实际工程为算例,进行了限幅最优半主动控制和被动开、关控制以及最优电压控制的比较分析,首先确定了加层隔震抗震加固的智能隔震结构的控制效果评价指标,应用限幅最优控制策略和最优电压被动控制策略对层间隔震结构的地震响应进行了分析。结果表明,最优电压被动控制能取得半主动控制非常接近的控制效果,有效减小结构的地震响应(特别是隔震层的层间位移)。(4)进行了安装压电-SMA摩擦阻尼器的钢框架隔震模型结构(包括基础隔震和层间隔震)的振动台试验。试验结果表明,新型智能阻尼器的主要构件(压电套筒、约束钢架和SMA丝调节阀)都能在隔震层与圆形隔震垫协调工作,提供水平任一方向的可控阻尼力。比较分析了不同地震波输入下压电摩擦阻尼器的控制效果,特别是研究了隔震层位置不同时(基础隔震、首层隔震),智能隔震的控制效果。试验结果表明,压电-SMA复合变摩擦阻尼器和相应的控制策略都是非常有效的:被动开、关控制和最优电压控制均能减小结构的响应,最优电压控制不仅费效比是最好的,而且能充分发挥压电-SMA摩擦阻尼器的性能,获得很好的控制效果,特别是大幅减少了隔震层的位移,对层间隔震结构而言,不仅仅提高了隔震结构性能,而且也减少了P-Δ效应引起的弯矩和剪力,提高了层间隔震系统的可靠性。(5)对于偶然偏心作用导致结构的地震扭转响应,压电-SMA复合变摩擦阻尼器中的SMA丝能够提供抗扭拉力和阻尼,抵抗偶然偏心的作用。数值分析和振动台实验都证明,当压电-SMA复合阻尼器安装在结构平面位置的中心时,偶然偏心不会导致结构有明显的扭转振动。而一般的智能阻尼器都要求布置在结构平面位置的四周来抗扭,以牺牲半主动控制力为代价。(6)提出了一种压电自发电的变摩擦阻尼器和相应的智能层间隔震系统的理论构想。以隔震层地震波输出激励为发电激振力,设计了强制式叠层压电发电装置,推导了地震激励下发电装置发电能力的计算公式,并对两质点层间隔震模型进行了仿真分析,理论证明了压电自发电智能隔震系统的可行性
杜林平[8](2011)在《磁流变阻尼器在柔性底层结构振动控制中的应用》文中进行了进一步梳理磁流变阻尼器是一种很有发展前景的减小地震作用的阻尼器,它具有能耗低、出力大、响应速度快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调、价格便宜、并可方便地与微机控制结合等优良特点。许多学者研究表明,采用恰当控制律的磁流变阻尼结构,在地震中能取得很好的控制效果。本文将磁流变阻尼器应用于柔性底层结构的振动控制中,主要完成了以下工作:(1)为了能最大限度的发挥磁流变阻尼器的优点及评价磁流变阻尼器在结构振动控制中的效果,本文详细介绍了磁流变阻尼器已有的几种理想化的磁流变阻尼器模型。(2)为了更好的应用磁流变阻尼器进行振动控制,本文详细推导了经典线性二次型最优控制算法和线性二次型Gauss最优控制算法。(3)磁流变半主动控制技术的发展为磁流变阻尼器在结构振动控制领域的应用奠定了基础,本文介绍了各种磁流变半主动控制算法,并将限界Hrovat磁流变阻尼控制算法应用于柔性底层结构的振动控制中。(4)采用限界Hrovat最优控制算法对柔性底层结构地震反应进行半主动控制分析研究,并且与结构的无控和主动控制效果进行了比较,算例表明,磁流变阻尼器能够有效地控制柔性底层结构在地震作用下的位移反应。
路晶晶[9](2010)在《基于MR-TMD的某煤制气厂房振动控制研究》文中研究说明随着社会经济快速发展和科学技术进步,出现越来越多的多层工业厂房,机器设备“上楼”成为不可避免的趋势。在运行过程中机器振动以波动方式对厂房结构施加持续激励,极有可能引发厂房的强迫振动及损害工作人员健康。如何将振动的影响控制在结构安全的范围之内,控制在不影响厂房内敏感设备和工作人员健康的范围之内,已成为一个亟待解决的重要问题。本文以义马某11层煤制气厂房为背景,研究了MR-TMD控制装置对厂房结构强迫振动的控制效果,主要的内容和成果如下:1.采用主动隔振的方法,用圆钢管支撑的形式代替气化炉与结构的直接接触,并计算了可使用的钢管参数。2.将厂房结构和气化炉简化为二自由度模型,系统研究了被动TMD控制、主动AMD控制和半主动MR-TMD控制的减振性能,并比较了几种半主动控制算法的控制效果。研究表明,MR-TMD克服了TMD减振频带窄的缺点;对结构加速度反应的控制效果比AMD还好;采用不同的半主动控制算法会影响MR-TMD的控制效果。3.建立该厂房11自由度的二维竖向串联模型,仿真分析了气化炉质量块在矩形周期激励下,半主动MR-TMD控制系统对厂房振动控制的可行性和有效性,并与被动TMD控制、主动AMD控制对同一模型结构的控制效果做了比较。仿真结果表明,半主动MR-TMD控制优于被动TMD控制和主动AMD控制。4.厂房在遭受地震作用时MR-TMD也有很好的控制效果。
肖海军[10](2010)在《神经网络在土木工程结构半主动控制中的应用研究》文中提出地震能够对人类的生命和财产的安全构成极其严重的危害。土木工程结构振动控制尤其是半主动控制能够有效的减轻地震对建筑结构的破坏作用。神经网络控制具有自学习的能力,具有自适应性以及具有并行分布处理等能力,是一种新型的控制方法,尤其是径向基函数神经网络具有学习收敛速度快,精度高的特点,将其应用在土木工程结构半主动控制中对减震具有重要意义。本文将径向基函数神经网络应用在土木工程结构半主动控制中,设计了神经网络控制器,并对其减震效果进行了仿真比较分析。本文首先根据地震波的特性,选取人工合成地震波作为仿真分析的输入地震波,建立了无控建筑结构的Simulink模型并利用MATLAB对在人工合成地震波作用下的无控建筑结构进行仿真,得到了建筑结构的地震反应。其次针对时滞问题,利用径向基函数神经网络对建筑结构下一时刻的地震反应进行了预测,并与原地震反应进行了比较,结果表明径向基函数神经网络能够很好的预测建筑结构的地震反应,而且学习收敛速度快。最后将磁流变阻尼器设置在建筑结构中,并建立了加入磁流变阻尼器的建筑结构模型,设计了径向基函数神经网络半主动控制器,并与无控的建筑结构地震反应进行了仿真对比分析,结果表明径向基函数神经网络半主动控制能够有效的减小建筑结构的位移、速度和加速度反应,对建筑结构有很好的减震效果。因此,神经网络控制方法是一种有效的半主动控制方法。
二、基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验(论文提纲范文)
(1)结构振动磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
引言 |
第1章 绪论 |
1.1 选题意义及研究背景 |
1.2 结构振动控制概述 |
1.2.1 主动控制 |
1.2.2 半主动控制 |
1.2.3 被动控制 |
1.2.4 智能控制 |
1.3 磁流变阻尼器工作原理 |
1.4 半主动模糊控制国内外研究现状 |
1.4.1 国外应用研究 |
1.4.2 国内应用研究 |
1.5 半主动模糊控制的理论基础 |
1.5.1 MATLAB软件简介 |
1.5.2 Origin软件简介 |
1.5.3 Bang-Bang控制算法 |
1.5.4 龙格-库塔方法 |
1.6 模糊控制 |
第2章 研究方案 |
2.1 研究目标 |
2.2 研究内容 |
2.3 关键问题 |
2.4 预期创新点 |
2.5 研究方案 |
2.6 研究路线 |
第3章 磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法 |
3.1 结构模型及运动方程的建立 |
3.1.1 工程概况 |
3.1.2 结构模型的建立 |
3.1.3 结构运动方程的建立 |
3.2 地震波的选取 |
3.2.1 EL Centro地震波简介 |
3.2.2 Kobe地震波简介 |
3.2.3 Tang-shan地震波简介 |
3.2.4 Lan-zhou波1 简介 |
3.2.5 Shang-hai人工波4 简介 |
3.2.6 Tian-jin地震波简介 |
3.3 本章小结 |
第4章 磁流变阻尼器半主动模态模糊控制计算实例及分析 |
4.1 结构模型参数的确定 |
4.2 算例反应分析 |
4.2.1 EL Centro波的计算研究 |
4.2.2 Kobe波的地震动力反应 |
4.2.3 Tang-shan波的地震动力反应 |
4.2.4 Lan-zhou波1 的地震动力反应 |
4.2.5 Shang-hai人工波4 的地震动力反应 |
4.2.6 Tian-jin波的地震动力反应 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
导师简介 |
企业导师简介 |
作者简介 |
学位论文数据集 |
(2)用于智能结构的系统识别与振动控制一体化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景与目的 |
1.2 与论文相关的国内外研究现状及问题提出 |
1.2.1 时不变系统参数识别与振动控制一体化 |
1.2.2 AMD/SAMD系统参数识别与振动控制一体化 |
1.2.3 时变系统参数识别与振动控制一体化 |
1.2.4 风荷载识别与振动控制一体化 |
1.3 论文研究的主要内容及技术路线 |
1.3.1 本论文的研究内容 |
1.3.2 本论文的技术路线 |
第二章 时不变系统参数识别与振动控制一体化 |
2.1 引言 |
2.2 方法介绍 |
2.2.1 基于GEKF-UI方法的时不变系统识别方法 |
2.2.2 线性二次高斯控制算法(LQG) |
2.2.3 半主动控制力计算 |
2.2.4 时不变系统识别与半主动控制相结合算法 |
2.3 数值算例 |
2.3.1 上部白噪声激励(激励处观测) |
2.3.2 上部白噪声激励(激励处不观测) |
2.3.3 未知地面运动情况 |
2.4 本章小结 |
第三章 AMD/SAMD系统参数识别与振动控制一体化 |
3.1 引言 |
3.2 方法介绍 |
3.2.1 AMD/SAMD-结构耦合系统运动方程 |
3.2.2 AMD/SAMD及主体结构参数识别方法 |
3.2.3 一体化振动控制算法 |
3.3 数值算例 |
3.3.1 AMD-结构系统(地面激励已知情况) |
3.3.2 AMD-结构系统(地面激励未知情况) |
3.3.3 SAMD-结构系统(地面激励未知情况) |
3.4 本章小结 |
第四章 时变系统参数识别与振动控制一体化 |
4.1 引言 |
4.2 方法介绍 |
4.2.1 基于GEKF-UI方法的时变系统识别方法 |
4.2.2 瞬时最优控制算法(IOC) |
4.2.3 半主动控制力计算 |
4.2.4 时变系统识别与半主动控制相结合算法 |
4.3 数值算例 |
4.3.1 单点时变工况 |
4.3.2 多点复杂时变工况 |
4.3.3 存在疑似点时变工况 |
4.4 本章小结 |
第五章 风荷载识别与振动控制一体化 |
5.1 引言 |
5.2 方法介绍 |
5.2.1 基于MKF-UI的风荷载识别方法 |
5.2.2 风致结构的一体化振动控制方法 |
5.3 数值算例——以benchmark模型为例 |
5.3.1 76层benchmark模型及其控制设备介绍 |
5.3.2 基于benchmark模型的风荷载识别与振动控制一体化算法 |
5.3.3 结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.1.1 论文主要工作 |
6.1.2 论文创新点 |
6.2 论文展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 攻读硕士学位期间的科研成果 |
(3)磁流变阻尼器减震结构振动台试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 半主动控制研究现状 |
1.3 磁流变减震技术的研究现状 |
1.3.1 磁流变阻尼器的研究现状 |
1.3.2 磁流变阻尼器力学模型研究现状 |
1.3.3 磁流变阻尼器磁路分析与设计 |
1.3.4 磁流变阻尼器的控制算法 |
1.3.5 磁流变阻尼器的振动台试验研究现状 |
1.3.6 磁流变阻尼器的工程应用 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.4.1 问题的提出 |
1.4.2 主要研究内容 |
第二章 考虑Stribeck效应的磁流变阻尼器力学模型 |
2.1 磁流变阻尼器的力学性能试验 |
2.1.1 试验对象 |
2.1.2 试验目的及方案 |
2.1.3 试验装置 |
2.2 磁流变阻尼器的阻尼力特性分析 |
2.2.1 电流对磁流变阻尼器力学性能的影响 |
2.2.2 位移幅值对磁流变阻尼器力学性能的影响 |
2.2.3 激励频率对磁流变阻尼器力学性能的影响 |
2.2.4 Stribeck效应 |
2.3 考虑Stribeck效应的磁流变阻尼器力学模型 |
2.3.1 修正的Sigmoid模型 |
2.3.2 模型参数识别 |
2.3.3 模型参数回归 |
2.3.4 参数模型的验证 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于全构件模型的磁流变阻尼器磁场分析及测试 |
3.1 磁流变阻尼器磁路材料 |
3.1.1 磁流变液特性 |
3.1.2 磁路材料特性 |
3.2 简化磁路分析 |
3.2.1 简化磁路理论分析 |
3.2.2 简化磁路数值仿真 |
3.3 全构件模型磁路分析 |
3.3.1 全构件模型磁路理论分析 |
3.3.2 磁流变阻尼器磁路仿真与测试 |
3.3.3 全构件模型磁场模拟 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于性能目标的磁流变阻尼器的优化设计 |
4.1 阻尼器结构和材料选择 |
4.1.1 磁流变阻尼器结构形式 |
4.1.2 磁流变阻尼器材料选择 |
4.2 磁流变阻尼器优化设计 |
4.2.1 优化设计的力学模型 |
4.2.2 优化设计方法 |
4.2.3 优化设计结果 |
4.3 优化后磁流变阻尼器的磁场验证 |
4.3.1 铁芯磁场模拟与测试 |
4.3.2 安装筒体的铁芯磁场模拟与测试 |
4.4 磁流变阻尼器力学性能验证 |
4.4.1 磁流变阻尼器理论计算 |
4.4.2 阻尼力计算结果与试验结果对比 |
4.5 本章小结 |
第五章 磁流变减震系统控制策略与控制器 |
5.1 磁流变阻尼器半主动控制策略 |
5.1.1 受控结构基本模型 |
5.1.2 常用的控制策略 |
5.1.3 PSC控制概述 |
5.1.4 PSC控制参数优化 |
5.2 PSC控制减震效果分析 |
5.2.1 PSC控制参数优化 |
5.2.2 数值仿真结果分析 |
5.3 控制器研发和试验 |
5.3.1 控制器研发 |
5.3.2 控制器性能试验 |
5.4 本章小结 |
第六章 磁流变阻尼器减震结构振动台试验 |
6.1 试验装置 |
6.1.1 结构模型 |
6.1.2 试验装置 |
6.2 振动台试验内容及工况 |
6.2.1 试验用地震波 |
6.2.2 试验工况 |
6.3 振动台试验结果分析 |
6.3.1 结构动力特性分析 |
6.3.2 结构峰值响应分析 |
6.3.3 结构均方根响应分析 |
6.3.4 受控结构动力时程响应 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间取得的成果 |
(4)基于MR阻尼器的建筑结构半主动控制策略及其优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 磁流变液和磁流变阻尼器 |
1.2.1 磁流变液和磁流变效应 |
1.2.2 磁流变阻尼器及其应用背景 |
1.3 磁流变阻尼器动力学建模的研究现状 |
1.3.1 磁流变阻尼器正向建模 |
1.3.2 磁流变阻尼器控制器和逆向建模 |
1.4 基于磁流变阻尼器的半主动控制的研究现状 |
1.4.1 线性二次型最优控制 |
1.4.2 鲁棒控制 |
1.4.3 智能控制 |
1.5 基于磁流变阻尼器的相邻结构减震控制的研究现状 |
1.5.1 相邻结构的磁流变阻尼器减震控制 |
1.5.2 考虑土-结构相互作用的结构减震控制 |
1.6 智能优化算法研究现状 |
1.7 本文的研究意义和研究内容 |
1.7.1 本文的研究意义 |
1.7.2 本文的研究内容 |
第二章 磁流变阻尼器动力学建模 |
2.1 前言 |
2.2 磁流变阻尼器的动力学性能测试和正向建模 |
2.2.1 磁流变阻尼器的测试条件 |
2.2.2 磁流变阻尼器的测试结果 |
2.2.3 磁流变阻尼器的正向建模 |
2.3 基于改进ANFIS的磁流变阻尼器逆向建模 |
2.3.1 磁流变阻尼器的ANFIS逆向建模策略 |
2.3.2 自适应神经模糊推理系统的构架 |
2.3.3 蛙跳算法的原理 |
2.3.4 基于智能优化算法的ANFIS逆向建模改进方法 |
2.4 磁流变阻尼器的ANFIS逆向建模仿真研究 |
2.4.1 训练数据和检验数据的准备 |
2.4.2 ANFIS结构的确定 |
2.4.3 优化算法参数的设定 |
2.4.4 仿真结果及讨论 |
2.5 本章小结 |
第三章 建筑结构地震响应的半主动智能模糊控制 |
3.1 前言 |
3.2 受控系统的运动方程及其标准状态方程 |
3.3 基于改进蛙跳算法的模糊控制器设计 |
3.3.1 模糊控制器的基本结构和设计关键 |
3.3.2 蛙跳算法改进原理和编码设计 |
3.3.3 优化目标函数的确定 |
3.4 改进的半主动智能模糊控制的仿真研究 |
3.4.1 Benchmark结构的减震分析 |
3.4.2 剪切框架结构的减震分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 考虑时滞影响的建筑结构半主动线性最优预测控制 |
4.1 前言 |
4.2 改进的半主动线性最优预测控制策略 |
4.3 基于结构地震响应的灰色预测系统设计 |
4.3.1 灰色系统和灰色预测概述 |
4.3.2 灰色模型GM(1,1)和灰色预测流程 |
4.3.3 基于等维新息模型的灰色预测系统设计 |
4.4 基于帝国竞争算法的半主动线性最优控制器设计 |
4.4.1 基于帝国竞争算法的LQR控制器设计 |
4.4.2 Kalman滤波观测器 |
4.4.3 限幅最优控制 |
4.5 改进的半主动线性最优预测控制的仿真研究 |
4.5.1 参数设定和控制系统建模 |
4.5.2 仿真结果及讨论 |
4.6 本章小结 |
第五章 考虑混合灵敏度设计的建筑结构半主动H_∞鲁棒控制 |
5.1 前言 |
5.2 改进的半主动H_∞鲁棒控制策略 |
5.3 混合灵敏度H_∞控制方法的提出 |
5.3.1 标准H_∞控制问题及其求解 |
5.3.2 混合灵敏度H_∞减震控制及其标准形式 |
5.4 混合灵敏度H_∞控制系统的优化设计 |
5.4.1 加权函数结构的确定 |
5.4.2 混合灵敏度H_∞控制系统的优化流程 |
5.5 改进的半主动H_∞鲁棒控制的仿真研究 |
5.5.1 混合灵敏度H_∞控制系统的设计结果 |
5.5.2 磁流变阻尼器逆向建模结果 |
5.5.3 改进的半主动H_∞鲁棒控制效果分析 |
5.6 三种改进的半主动控制方法的比较分析 |
5.6.1 控制效果 |
5.6.2 时滞的影响 |
5.6.3 结构参数变化的影响 |
5.7 本章小结 |
第六章 考虑土—结构相互作用的相邻结构MR阻尼器连接控制 |
6.1 前言 |
6.2 考虑土-结构相互作用的相邻结构MR阻尼器控制系统的建模 |
6.3 基于改进遗传算法的MR阻尼器安装位置优化 |
6.3.1 编码设计 |
6.3.2 算法的改进和优化流程 |
6.4 考虑土-结构相互作用的相邻结构MR阻尼器控制仿真研究 |
6.4.1 受控系统的计算模型参数 |
6.4.2 土-结构相互作用对结构地震响应的影响 |
6.4.3 磁流变阻尼器连接控制的效果分析 |
6.4.4 磁流变阻尼器位置优化的效果分析 |
6.5 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(5)基于SMA-压电复合减震系统的电抗器结构地震响应控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 智能混合控制技术 |
1.3 智能材料及其在结构振动控制中的应用 |
1.3.1 形状记忆合金 |
1.3.2 磁流变 |
1.3.3 压电陶瓷 |
1.3.4 磁致伸缩材料 |
1.4 智能复合减振技术研究现状 |
1.4.1 SMA复合基础隔震装置 |
1.4.2 SMA摩擦复合阻尼器 |
1.4.3 其它SMA复合减震装置 |
1.4.4 压电陶瓷复合减振装置 |
1.4.5 SMA-压电摩擦复合减震装置 |
1.5 智能优化方法 |
1.5.1 遗传算法 |
1.5.2 人工免疫算法 |
1.6 电抗器结构的抗震研究现状 |
1.6.1 电抗器的种类和功能 |
1.6.2 电抗器结构的震害研究 |
1.7 本文研究内容 |
2 自适应免疫记忆克隆算法 |
2.1 生物免疫系统 |
2.1.1 免疫系统组成、功能与特点 |
2.1.2 免疫系统工作原理 |
2.1.3 免疫应答 |
2.2 人工免疫算法理论 |
2.2.1 AIS算法的描述 |
2.2.2 AIS算法的特点 |
2.2.3 基本克隆选择算法 |
2.3 自适应免疫记忆克隆算法 |
2.3.1 亲和度函数构造 |
2.3.2 混沌序列初始化抗体群 |
2.3.3 变异算子的改进 |
2.3.4 实现步骤 |
2.4 二维函数测试 |
2.4.1 测试函数 |
2.4.2 GA的改进 |
2.4.3 参数设定 |
2.4.4 测试结果与分析 |
2.5 本章小结 |
3 基于AIMCA的工程结构减震装置优化设计 |
3.1 受控结构运动状态方程 |
3.1.1 振动控制状态方程 |
3.1.2 控制力位置矩阵建立 |
3.2 改进的遗传算法 |
3.2.1 传统遗传算法交叉与变异 |
3.2.2 改进编码方式 |
3.2.3 改进交叉算子 |
3.2.4 改进变异算子 |
3.3 优化准则 |
3.4 优化算例 |
3.4.1 空间网架模型 |
3.4.2 算法参数 |
3.4.3 优化结果与分析 |
3.5 优化结果控制分析 |
3.6 本章小结 |
4 SMA-压电摩擦复合减震装置的设计与力学性能试验 |
4.1 压电陶瓷驱动器 |
4.1.1 工作原理 |
4.1.2 使用要求 |
4.2 SMA-压电摩擦复合减震装置 |
4.2.1 构造设计 |
4.2.2 工作原理 |
4.2.3 加工制作 |
4.3 SMA丝超弹性性能试验 |
4.3.1 试验材料与设备 |
4.3.2 试验工况 |
4.3.3 试验结果与分析 |
4.4 SMA-压电摩擦复合减震装置性能试验 |
4.4.1 预压力的施加 |
4.4.2 设计参数 |
4.4.3 加载方案 |
4.4.4 试验结果与分析 |
4.5 本章小结 |
5 基于AIMCA的复合减震装置神经网络本构模型 |
5.1 SMA本构模型 |
5.1.1 唯象理论模型 |
5.1.2 四折线简化模型 |
5.2 AIMCA优化BP网络算法 |
5.2.1 BP网络算法原理 |
5.2.2 BP网络算法的缺点 |
5.2.3 AIMCA优化BP网络算法 |
5.3 SMA神经网络本构模型 |
5.3.1 确定BP网络结构 |
5.3.2 训练样本采集与处理 |
5.3.3 仿真结果比较与分析 |
5.4 AIMCA优化的复合减震装置BP网络本构模型 |
5.4.1 网络结构 |
5.4.2 样本数据 |
5.4.3 优化参数 |
5.4.4 仿真结果 |
5.5 本章小结 |
6 SMA-压电摩擦复合减震装置的减震性能分析 |
6.1 BOUC-WEN恢复力模型 |
6.2 非线性结构振动控制运动状态方程 |
6.3 控制策略 |
6.3.1 控制过程 |
6.3.2 模糊控制器设计 |
6.4 算例分析 |
6.4.1 地震波选取 |
6.4.2.单自由度弹性结构 |
6.4.3.非线性结构分析 |
6.5 本章小结 |
7 干式空心电抗器结构减震控制试验 |
7.0 试验模型 |
7.1 减震装置安装 |
7.2 试验装置及设备 |
7.2.1 振动台系统 |
7.2.3 仿真控制系统 |
7.3 传感器布置及试验工况 |
7.3.1 传感器布置 |
7.3.2 试验工况 |
7.4 控制流程 |
7.5 试验结果与分析 |
7.5.1 动力特性分析 |
7.5.2 动力反应分析 |
7.5.3 试验与仿真对比 |
7.6 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表论文情况 |
攻读博士期间参与科研项目情况 |
专利申请情况 |
(6)近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 多塔斜拉桥结构体系及其力学性能的研究进展 |
1.2.1 多塔斜拉桥结构体系的研究与应用 |
1.2.2 多塔斜拉桥结构力学性能的研究进展 |
1.3 近断层地震动及其结构抗震性能分析的研究进展 |
1.3.1 近断层地震动的研究进展 |
1.3.2 近断层地震动作用下结构抗震性能分析的研究进展 |
1.4 斜拉桥结构减震控制的研究进展 |
1.4.1 斜拉桥结构被动控制的研究进展 |
1.4.2 斜拉桥结构主动控制的研究进展 |
1.4.3 斜拉桥结构半主动控制的研究进展 |
1.4.4 斜拉桥结构混合控制的研究进展 |
1.5 本文的主要研究内容 |
参考文献 |
第2章 近断层地震动作用下结构地震动强度指标研究 |
2.1 引言 |
2.2 近断层脉冲型地震动 |
2.2.1 近断层地震动的速度脉冲形成机制 |
2.2.2 本章选取的近断层脉冲型地震动记录 |
2.3 近断层地震动作用下结构地震动强度指标 |
2.3.1 地震动强度指标 |
2.3.2 单自由度弹性体系最大地震反应与地震动强度指标的相关性分析 |
2.3.3 推荐采用的近断层地震动强度指标 |
2.4 近断层地震动作用下结构动力时程分析方法 |
2.4.1 震级、震中距和场地类别对近断层地震动强度指标的影响分析 |
2.4.2 用于结构动力时程分析的最不利设计近断层地震动 |
2.4.3 算例分析 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第3章 近断层地震动作用下多塔斜拉桥抗震性能分析 |
3.1 引言 |
3.2 近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构的地震动强度指标 |
3.2.1 多塔斜拉桥动力分析模型 |
3.2.2 多塔斜拉桥动力特性分析 |
3.2.3 多塔斜拉桥结构的近断层地震动强度指标 |
3.3 近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构抗震性能分析 |
3.3.1 近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构抗震性能分析 |
3.3.2 纵向结构体系对多塔斜拉桥抗震性能的影响分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第4章 近断层地震动作用下多塔斜拉桥振动控制特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 多塔斜拉桥纵向部分固结体系的振动控制特性 |
4.2.1 采用粘滞阻尼器的纵向部分固结体系振动控制特性 |
4.2.2 采用弹性拉索的纵向部分固结体系振动控制特性 |
4.2.3 不同减震控制装置的对比分析 |
4.3 多塔斜拉桥纵向全自由体系的振动控制特性 |
4.3.1 采用粘滞阻尼器的纵向全自由体系振动控制特性 |
4.3.2 采用弹性拉索的纵向全自由体系振动控制特性 |
4.3.3 不同减震控制装置的对比分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 近断层地震动作用下多塔斜拉桥被动控制方法 |
5.1 引言 |
5.2 基于指数插值型响应面法的控制响应面模型 |
5.2.1 响应面法概述 |
5.2.2 基于指数插值型响应面法的控制响应面模型 |
5.3 基于遗传算法的多目标优化控制方法 |
5.3.1 多目标遗传算法的基本理论 |
5.3.2 基于多目标遗传算法的结构优化控制方法 |
5.4 近断层地震动作用下多塔斜拉桥多目标优化控制方法 |
5.4.1 多塔斜拉桥纵向部分固结体系的多目标优化控制方法 |
5.4.2 多塔斜拉桥纵向全自由体系的多目标优化控制方法 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第6章 近断层地震动作用下多塔斜拉桥混合控制方法 |
6.1 引言 |
6.2 基于MR阻尼器的多塔斜拉桥半主动控制方法 |
6.2.1 MR阻尼器的力学模型及其SIMULINK仿真 |
6.2.2 基于ANSYS和MATLAB的结构半主动控制分析 |
6.2.3 基于MR阻尼器的多塔斜拉桥半主动控制方法 |
6.3 多塔斜拉桥被动控制-半主动控制的混合控制方法 |
6.3.1 问题的提出 |
6.3.2 多塔斜拉桥纵向部分固结体系的混合控制方法 |
6.3.3 多塔斜拉桥纵向全自由体系的混合控制分析 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第7章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
作者在攻读博士学位期间撰写与发表的论文 |
作者在攻读博士学位期间申请的国家发明专利 |
致谢 |
(7)基于压电-SMA变摩擦阻尼器的智能隔震系统试验与理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
插图索引 |
附表索引 |
第1章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 减震控制的研究进展 |
1.2.1 被动控制系统 |
1.2.2 主动控制系统 |
1.2.3 半主动控制系统 |
1.2.4 智能控制系统 |
1.2.5 混合控制系统 |
1.3 隔震研究概况 |
1.3.1 基础隔震 |
1.3.2 层间隔震 |
1.4 智能材料与智能隔震 |
1.4.1 智能传感材料 |
1.4.2 智能驱动材料 |
1.4.3 智能结构与智能隔震 |
1.5 压电材料 |
1.5.1 压电效应 |
1.5.2 压电陶瓷的主要特性 |
1.5.3 压电发电 |
1.6 压电智能控制 |
1.6.1 压电智能主动控制 |
1.6.2 压电智能混合控制 |
1.6.3 压电变摩擦阻尼器 |
1.6.4 压电摩擦阻尼器的优点 |
1.7 课题来源及主要研究内容 |
第2章 新型压电变摩擦阻尼器的研发与试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 叠层压电驱动器的力学性能 |
2.2.1 叠层压电陶瓷本构关系 |
2.2.2 叠层压电驱动器 |
2.3 新型压电变摩擦阻尼器的设计 |
2.3.1 工作原理与构造 |
2.3.2 压电套筒的构造 |
2.3.3 阻尼器机械系统 |
2.4 压电阻尼器变形的初步分析 |
2.4.1 变形计算 |
2.4.2 压电阻尼器的紧固力与阻尼力 |
2.5 压电变摩擦阻尼器的试验研究 |
2.5.1 压电陶瓷驱动电源 |
2.5.2 叠层压电驱动器的出力性能试验 |
2.5.3 摩擦材料变形对可调正压力的影响 |
2.5.4 压电变摩擦阻尼器的性能试验 |
2.5.5 双向滑动时压电变摩擦阻尼器的性能试验 |
2.6 本章小结 |
第3章 压电-SMA复合变摩擦阻尼器的设计分析和试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 SMA阻尼器的研究概况 |
3.3 复合阻尼器的整体设计 |
3.3.1 复合阻尼器工作原理 |
3.3.2 协同工作设计要求 |
3.4 SMA材料性能试验 |
3.4.1 SMA丝的选用 |
3.4.2 SMA丝的超弹性性能训练 |
3.5 SMA复合阻尼器的设计 |
3.5.1 SMA丝数量的确定 |
3.5.2 SMA丝的安装 |
3.5.3 SMA丝调节阀与夹紧装置 |
3.6 复合阻尼器的有限元分析 |
3.6.1 复合阻尼器的有限元建模 |
3.6.2 阻尼器不同行程下的变形分析 |
3.6.3 复合阻尼器几何参数优化 |
3.6.4 压电驱动器可调正压力计算 |
3.6.5 复合阻尼器形状系数 |
3.6.6 有限元变形分析的试验验证 |
3.7 压电-SMA复合变摩擦阻尼器的性能试验 |
3.7.1 预压力的施加与计算 |
3.7.2 试验夹具与阻尼器的安装 |
3.7.3 压电-SMA智能阻尼器性能试验 |
3.8 本章小结 |
第4章 基于压电-SMA复合变摩擦阻尼器的智能隔震系统 |
4.1 引言 |
4.2 半主动装置阻尼力计算模型 |
4.2.1 成熟的半主动控制装置的阻尼力计算模型 |
4.2.2 压电-SMA复合变摩擦阻尼力 |
4.3 压电-SMA复合变摩擦阻尼力计算模型 |
4.3.1 压电摩擦阻尼器单向摩擦力模型 |
4.3.2 双向耦合摩擦力模型 |
4.3.3 压电-SMA复合变摩擦阻尼器阻尼力模型 |
4.4 智能隔震运动方程 |
4.4.1 多质点平动体系结构动力分析模型 |
4.4.2 基础隔震结构运动方程 |
4.4.3 层间隔震结构运动方程 |
4.4.4 结构阻尼矩阵 |
4.4.5 智能隔震系统的状态空间法 |
4.5 智能隔震控制策略 |
4.5.1 智能隔震控制效果评价指标 |
4.5.2 主动控制器的设计 |
4.5.3 半主动控制策略 |
4.5.4 最优电压控制策略 |
4.6 高位层间隔震的设计与智能隔震仿真分析 |
4.6.1 高位层间隔震工程实例 |
4.6.2 大吨位压电智能阻尼器的模拟与隔震层的布置 |
4.6.3 普通结构与隔震比较和仿真参数的确定 |
4.6.4 半主动控制仿真分析 |
4.6.5 压电阻尼器有、无SMA丝分析比较 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于压电-SMA阻尼器的模型结构智能隔震体系振动台试验研究与分析 |
5.1 试验的建立 |
5.1.1 模型结构的设计 |
5.1.2 振动台与传感器 |
5.1.3 阻尼器的安装与调试 |
5.2 试验研究的内容 |
5.3 模型结构动力特性试验结果与分析 |
5.3.1 模型结构的动力参数 |
5.3.2 白噪声试验在对阻尼器刚度的分析 |
53 .3 模型结构加速度反应试验结果 |
5.4 基础隔震试验结果与分析 |
5.4.1 不同电压下结构动力特性 |
5.4.2 X方向地震作用下模型结构的动力反应 |
5.4.3 在45°方向地震作用下模型结构的动力反应 |
5.5 模型结构首层隔震试验结果与分析 |
5.5.1 在45°方向地震作用下,模型结构的动力反应与分析 |
5.5.2 在x向地震作用下模型结构的动力反应与分析 |
5.5.3 阻尼器不同电压下的频域分析 |
5.6 试验结论 |
5.7 本章小结 |
第6章 基于自供电压电变摩擦阻尼器的智能层间隔震系统的理论研究 |
6.1 引言 |
6.2 压电能量收集技术 |
6.2.1 压电能量收集的基本原理 |
6.2.2 压电发电的研究进展 |
6.2.3 压电发电的主要性能参数 |
6.2.4 大功率压电发电 |
6.3 单片压电陶瓷能量收集系统 |
6.3.1 单片压电陶瓷发电系统 |
6.3.2 单片压电陶瓷发电系统的数学模型 |
6.4 叠层压电陶瓷能量收集系统 |
6.4.1 叠层压电陶瓷堆发电装置 |
6.4.2 叠层压电堆式发电装置机电耦合数学模型 |
6.4.3 自发电装置参数分析 |
6.5 基于自供电压电阻尼器的智能层间隔震系统 |
6.6 智能层间隔震控制仿真分析 |
6.7 本章小结 |
结论与展望 |
1、结论 |
2、主要创新点 |
3、展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读博士学位期间发农的学术论文) |
附录B (攻读博士学位期间参与完成的科研) |
(8)磁流变阻尼器在柔性底层结构振动控制中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 结构振动控制 |
1.2.1 结构振动控制的发展 |
1.2.2 结构振动控制的分类 |
1.2.3 结构半主动控制 |
1.3 磁流变阻尼器在结构振动控制中的应用 |
1.3.1 磁流变阻尼器在建筑结构减振中的应用 |
1.3.2 磁流变阻尼器在桥梁工程减振中的应用 |
1.3.3 磁流变阻尼器在机械汽车工程中的应用 |
1.3.4 磁流变阻尼器在船舶与海洋工程的应用 |
1.3.5 磁流变阻尼器在航空领域的应用 |
1.4 磁流变体及磁流变阻尼器的研究现状 |
1.5 本文研究内容 |
第二章 磁流变阻尼器的力学模型 |
2.1 磁流变液 |
2.1.1 流变机理 |
2.1.2 本构关系 |
2.1.3 磁流变液的制备 |
2.2 磁流变阻尼器及其动力学模型 |
2.2.1 磁流变阻尼器的工作原理 |
2.2.2 磁流变阻尼器的动力学模型 |
2.3 磁流变阻尼器结构的研究现状 |
2.4 本章小结 |
第三章 应用磁流变阻尼器的结构振动控制原理 |
3.1 半主动控制算法 |
3.2 安装了磁流变阻尼器的结构 |
3.2.1 安装了磁流变阻尼器的结构的控制方程 |
3.2.2 结构的状态方程 |
3.3 经典最优控制算法 |
3.4 本章小结 |
第四章 控制算法 |
4.1 引言 |
4.2 LQR/LQG 算法 |
4.2.1 LQR 算法 |
4.2.2 LQG 算法 |
4.3 本章小结 |
第五章 柔性底层结构地震反应的数值计算 |
5.1 柔性底层结构 |
5.2 安装了磁流变阻尼器的柔性底层结构的振动控制 |
5.2.1 地震反应方程 |
5.2.2 半主动控制算法 |
5.2.3 参照主动控制的磁流变阻尼器半主动控制律 |
5.3 数值计算 |
5.3.1 算例说明 |
5.3.2 无控状态下柔性底层结构的地震反应 |
5.3.3 主动控制下柔性底层结构的地震反应 |
5.3.4 磁流变阻尼器半主动控制下柔性底层结构的地震反应 |
5.3.5 三种控制情况的比较 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(9)基于MR-TMD的某煤制气厂房振动控制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题依据 |
1.2 结构振动控制概述 |
1.2.1 被动控制 |
1.2.2 主动控制 |
1.2.3 半主动控制 |
1.2.4 混合控制 |
1.3 磁流变液阻尼器研究进展 |
1.3.1 国外研究概况 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文主要内容 |
2 被动隔振策略分析 |
2.1 轴压圆钢管稳定截面计算 |
2.1.1 压杆的柔度分类 |
2.1.2 求稳定系数的拟合方程 |
2.1.3 轴心受压圆钢管截面设计步骤 |
2.1.4 MATLAB 计算流程 |
2.2 钢管参数计算 |
2.3 本章小结 |
3 二自由度不同控制策略分析 |
3.1 引言 |
3.2 被动TMD 控制 |
3.2.1 基本方程 |
3.2.2 TMD 减振效果理论分析 |
3.2.3 TMD 减振效果计算分析 |
3.3 结构主动质量阻尼(AMD)控制系统 |
3.3.1 模型描述 |
3.3.2 主动控制算法LQR |
3.3.3 算例分析 |
3.4 MR 半主动控制 |
3.4.1 MR 阻尼器的力学模型 |
3.4.2 半主动控制算法 |
3.4.3 算例分析 |
3.5 本章小结 |
4 某煤制气厂房振动控制仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 厂房动力特性分析 |
4.2.1 工程背景描述 |
4.2.2 二维竖向串联多自由度模型的建立 |
4.2.3 串联多自由度模型的质量、刚度、阻尼矩阵 |
4.2.4 二维模型与三维模型动力特性比较 |
4.3 气化炉在矩形周期激励下厂房结构的响应分析 |
4.3.1 振动响应分析 |
4.3.2 MR 阻尼器对厂房结构的振动控制 |
4.4 厂房MR-TMD 地震反应控制分析 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(10)神经网络在土木工程结构半主动控制中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的目的及意义 |
1.2 结构振动控制中存在的问题 |
1.3 本课题的主要研究内容 |
第2章 土木工程结构振动控制发展 |
2.1 结构振动控制介绍 |
2.1.1 被动控制 |
2.1.2 主动控制 |
2.1.3 混合控制 |
2.1.4 半主动控制 |
2.1.5 小结 |
2.2 结构振动控制理论的演进 |
2.2.1 传统的结构振动控制算法 |
2.2.2 智能结构振动控制算法 |
2.3 本章小结 |
第3章 结构振动半主动控制系统 |
3.1 半主动控制简介 |
3.2 磁流变阻尼器研究 |
3.2.1 磁流变液的性质 |
3.2.2 磁流变阻尼器 |
3.2.3 磁流变阻尼器的工作原理 |
3.2.4 磁流变阻尼器的工作模式 |
3.2.5 磁流变阻尼器的设置方式 |
3.2.6 磁流变阻尼器的动力学模型 |
3.3 基于MR 阻尼器的半主动控制算法 |
3.4 本章小结 |
第4章 半主动 RBF 神经网络控制器设计 |
4.1 神经网络概述 |
4.1.1 神经元模型 |
4.1.2 神经网络的结构 |
4.1.3 神经网络的学习方法 |
4.1.4 神经网络的特点 |
4.2 径向基函数神经网络 |
4.2.1 径向基网络基本原理 |
4.2.2 径向基网络结构 |
4.2.3 径向基网络的学习算法 |
4.3 MATLAB 与径向基函数神经网络工具箱 |
4.3.1 MATLAB 简介 |
4.3.2 MATLAB 神经网络工具箱 |
4.3.3 MATLAB 径向基函数神经网络工具箱函数 |
4.4 输入地震波的选取 |
4.4.1 地震波的特点 |
4.4.2 选取原则 |
4.4.3 人工合成地震波 |
4.5 无控建筑结构地震反应仿真分析 |
4.5.1 无控的建筑结构模型 |
4.5.2 数值仿真 |
4.6 磁流变阻尼器力学模型及动力特性仿真 |
4.7 建筑结构地震反应RBF 神经网络预测 |
4.7.1 样本的选取 |
4.7.2 输入输出向量设计 |
4.7.3 输入层、输出层、隐含层神经元个数的确定 |
4.7.4 预测及结果分析 |
4.8 半主动RBF 神经网络控制 |
4.8.1 安装有MR 阻尼器的建筑结构模型 |
4.8.2 RBF 神经网络半主动控制器设计 |
4.8.3 RBF 神经网络控制下的建筑结构反应仿真 |
4.9 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间主要科研成果 |
四、基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验(论文参考文献)
- [1]结构振动磁流变阻尼器半主动模态模糊控制算法研究[D]. 郭佳. 华北理工大学, 2020(02)
- [2]用于智能结构的系统识别与振动控制一体化[D]. 卢聚彬. 厦门大学, 2019(08)
- [3]磁流变阻尼器减震结构振动台试验研究[D]. 赵玉亮. 东南大学, 2019(05)
- [4]基于MR阻尼器的建筑结构半主动控制策略及其优化研究[D]. 林秀芳. 福州大学, 2018(03)
- [5]基于SMA-压电复合减震系统的电抗器结构地震响应控制研究[D]. 展猛. 西安建筑科技大学, 2017(06)
- [6]近断层地震动作用下多塔斜拉桥结构减震控制研究[D]. 耿方方. 东南大学, 2015(08)
- [7]基于压电-SMA变摩擦阻尼器的智能隔震系统试验与理论研究[D]. 戴纳新. 湖南大学, 2012(05)
- [8]磁流变阻尼器在柔性底层结构振动控制中的应用[D]. 杜林平. 华南理工大学, 2011(12)
- [9]基于MR-TMD的某煤制气厂房振动控制研究[D]. 路晶晶. 河南理工大学, 2010(05)
- [10]神经网络在土木工程结构半主动控制中的应用研究[D]. 肖海军. 山东轻工业学院, 2010(04)