高層建筑結(jié)構(gòu)的智能半主動(dòng)振動(dòng)控制研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制研究包括控制裝置和控制策略的研究兩個(gè)部分。雖然結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制的研究已經(jīng)取得了長足進(jìn)展，許多半主動(dòng)控制裝置也已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際工程之中，然而關(guān)于結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制策略的研究仍存在許多問題。被控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性、時(shí)變、時(shí)滯、強(qiáng)耦合、分布參數(shù)以及非確定性等復(fù)雜因素的影響，給振動(dòng)控制策略的研究帶來很大困難。結(jié)構(gòu)振動(dòng)智能半主動(dòng)控制策略的研究為解決以上問題開辟了一條有效途徑。在這方面進(jìn)行深入研究具有重要的理論價(jià)值和工程實(shí)用價(jià)值

2、。 本文在充分借鑒現(xiàn)代控制理論、智能控制理論、系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)、計(jì)算智能方法、新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國際上通用的第三階段非線性Benchmark建筑結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行了較完整的高層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)智能半主動(dòng)控制系統(tǒng)的研究。本文的主要研究內(nèi)容如下： 1．提出了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)方法，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)辨識(shí)中出現(xiàn)的問題，能夠真實(shí)反映結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性，并通過對(duì)20層Benchmark建筑結(jié)構(gòu)的辨識(shí)仿真，驗(yàn)證了本文

3、所提方法的有效性和實(shí)用性。 2．提出了一種基于粒子群優(yōu)化算法的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)方法。針對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型跟蹤辨識(shí)方法不能得到辨識(shí)結(jié)構(gòu)的真實(shí)物理參數(shù)的問題，用粒子群中的粒子表征結(jié)構(gòu)物理參數(shù)，以最大似然準(zhǔn)則為PSO算法的適應(yīng)度函數(shù)，建立了20層鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的辨識(shí)模型，得到結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)。 3．全面闡述了可用于土木建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的各種智能控制算法，包括模糊邏輯控制理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法

4、等，并介紹了用作半主動(dòng)作動(dòng)器的智能驅(qū)動(dòng)材料——磁流變液及制成的磁流變阻尼器。同時(shí)，還介紹了地震激勵(lì)高層建筑非線性反應(yīng)控制Benchmark問題的定義和17個(gè)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。 4．首次提出了一種地震激勵(lì)高層建筑非線性反應(yīng)的半主動(dòng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法?；诜謪^(qū)控制的思想大大簡化了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照加速度傳感器的布置方式設(shè)置不同的控制區(qū)域，簡化模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的控制范圍，不同區(qū)域的控制器僅負(fù)責(zé)該區(qū)域控制策略

5、的推理判斷和實(shí)施。編制程序進(jìn)行了非線性地震反應(yīng)的數(shù)值仿真分析。分析結(jié)果表明：半主動(dòng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略，可以有效地抑制高層建筑的非線性地震反應(yīng)，減小強(qiáng)烈或罕遇地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞。 5．提出一種改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制作動(dòng)器位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種方法成功解決了約束非線性整數(shù)優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)了在半主動(dòng)控制策略下作動(dòng)器位置設(shè)置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)值仿真表明，利用改進(jìn)遺傳算法可進(jìn)行半主動(dòng)控制系統(tǒng)的作動(dòng)器在不同振動(dòng)控制目標(biāo)