三維建筑結(jié)構(gòu)控制器優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前，振動控制技術(shù)在土木工程中的運用正在蓬勃發(fā)展，許多新型控制體系和控制裝置出現(xiàn)。振動控制技術(shù)在土木工程中運用，也產(chǎn)生了許多新的研究領(lǐng)域，控制器優(yōu)化設(shè)計問題便其中之一?？刂破鲀?yōu)化設(shè)計一般包括兩個方面：一是被動控制器相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化或主動控制器最優(yōu)控制律的選?。欢强刂破鲾?shù)目和安裝位置優(yōu)化。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，基于結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的響應(yīng)，從能量的角度出發(fā)，對雙向水平地震作用下三維結(jié)構(gòu)控制體系的被動控制器的優(yōu)化設(shè)計問題進行了研究，主要完成工作

2、如下： (1)三維結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)阻尼器優(yōu)化設(shè)計。首先建立三維實體結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型，采用與時域相對應(yīng)的控制器性能指標(biāo)J和△J，根據(jù)這一指標(biāo)對被動控制器數(shù)目和安裝位置進行優(yōu)化，采用模式模式搜索法優(yōu)化得到的阻尼器的參數(shù)，算例表明在雙向水平地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的兩個側(cè)向位移能得到有效控制。本文通過對雙向水平地震作用下的樓層反應(yīng)譜的研究，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后的阻尼器能有效削減振子(設(shè)備)的加速度反應(yīng)譜峰值，從另一方面驗證了本文提出的阻尼器設(shè)計方法的正

3、確性；采用基于二次型性能指標(biāo)的阻尼器安裝位置優(yōu)化方法，以控制器撤除時的系統(tǒng)最優(yōu)控制性能指標(biāo)增量作為控制器對系統(tǒng)最優(yōu)控制的貢獻，并用做確定經(jīng)濟的控制器數(shù)量和最優(yōu)控制器位置的定量分析準(zhǔn)則，數(shù)值分析表明，本文提出的控制器數(shù)量、位置和參數(shù)優(yōu)化方法不僅易于實現(xiàn)，而且甚為)有效。 (2三維結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper)優(yōu)化設(shè)計。首先建立三維控制體系在雙向水平地震作用下的聯(lián)合動力學(xué)方程，采用單純形法優(yōu)化目標(biāo)函

4、數(shù)J，得出雙向TMD的最優(yōu)剛度和最優(yōu)阻尼，算例雙向TMD控制體系能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)響應(yīng)產(chǎn)生良好的控制效果。為了與雙向TMD控制系統(tǒng)進行比較，本文在結(jié)構(gòu)頂層沿水平地震作用方向各安置一個TMD，采用模式搜索法進行優(yōu)化設(shè)計，算例表明安裝兩個TMD比雙向TMD能更好的控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)。最后提出了一個新的性能指標(biāo)J1，即以控制結(jié)構(gòu)中的某兩層的的響應(yīng)，數(shù)值算例表明了不僅對指定兩層的響應(yīng)有良好的控制，還對其他樓層的響應(yīng)同樣有很好的控制效果，