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1、 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的質(zhì)量阻尼主動(dòng)控制分析 專業(yè):控制理論與控制工程 碩士生:婁衛(wèi)波 指導(dǎo)教師:段中興 教授 摘要 隨著社會(huì)的發(fā)展,超高層建筑的不斷興起,使得人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性與舒適性提出了更高的要求。提高建筑的抗震、抗風(fēng)能力是目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。土木結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制研究是結(jié)構(gòu)抗震研究的重大突破,它依靠振動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)或被動(dòng)控制來(lái)控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng),在現(xiàn)代工程應(yīng)用中極為廣泛。 本文以某高層建筑結(jié)構(gòu)
2、受地震激勵(lì)為例, 采用主動(dòng)質(zhì)量阻尼器 (AMD) 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震主動(dòng)控制進(jìn)行了控制算法研究和計(jì)算機(jī)仿真分析。研究了高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)中作動(dòng)器最優(yōu)主動(dòng)控制力的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 首先,分析了傳感器布置位置與數(shù)目對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,提出采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法來(lái)研究高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置問題,通過二重結(jié)構(gòu)的遺傳編碼實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)目的最優(yōu)設(shè)計(jì),并且通過遺傳算子概率的自適應(yīng)取值得到遺傳算法的全局最優(yōu)解。結(jié)果表明,改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳
3、算法對(duì)傳感器的布置可以取得很好的優(yōu)化效果。 其次,分析了主動(dòng)質(zhì)量阻尼控制系統(tǒng)的控制原理,確定了控制系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)的表達(dá)式, 獲得了控制權(quán)矩陣 Q 和 R 的取值; 采用線性二次型最優(yōu)控制算法 (LQR)設(shè)計(jì)了作動(dòng)器的最優(yōu)主動(dòng)控制力,同時(shí)分析了主動(dòng)控制力對(duì)結(jié)構(gòu)特征的影響,討論了系統(tǒng)時(shí)滯對(duì)主動(dòng)控制系統(tǒng)的影響,并通過移相法進(jìn)行補(bǔ)償,提高了主動(dòng)控制效果。 最后, 通過 MATLAB 計(jì)算機(jī)仿真分析, 仿真結(jié)果表明, 主動(dòng)控制裝置改變了原結(jié)構(gòu)的剛度
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