地震作用下建筑結(jié)構(gòu)分散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)控制研究.pdf

1、房屋建筑是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其破壞將給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難和財(cái)產(chǎn)損失。當(dāng)前我國(guó)正處于地震活躍期，因此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制是提高建筑的抗震能力和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要的措施。然而傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制算法需要精確的數(shù)學(xué)模型，而且數(shù)據(jù)處理和控制力的實(shí)施等的實(shí)時(shí)控制中會(huì)產(chǎn)生時(shí)滯，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)和地震作用適應(yīng)性差。面對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度越來(lái)越高和地震預(yù)測(cè)難度大，這些傳統(tǒng)的主動(dòng)控制算法越來(lái)越無(wú)法適用于建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制問題。并且目前

2、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制策略大多局限于集中控制，但集中控制對(duì)自由度數(shù)較多的高層建筑而言，存在計(jì)算成本大、可靠性不足等弊端。因此本文將分散控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論結(jié)合起來(lái)導(dǎo)出的分散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)控制進(jìn)行了研究和數(shù)值仿真，研究工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　1、對(duì)分散控制策略、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法進(jìn)行了理論分析，重點(diǎn)論述了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法和Takagi-Sugeno型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，并將分散控制策略和

3、上述三種智能控制算法相結(jié)合，提出分散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案。
　　2、針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集中控制容易出現(xiàn)的問題，將20層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)Benchmark模型劃分為2個(gè)、4個(gè)和5個(gè)子結(jié)構(gòu)三種工況，分別對(duì)每個(gè)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)BP和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，利用MATLAB計(jì)算分析軟件進(jìn)行數(shù)值仿真。分別比較了兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分散振動(dòng)控制和集中控制的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果和控制出力。
　　3、針對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各自特點(diǎn)，分別對(duì)比了兩種分散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振

4、動(dòng)控制算法對(duì)20層建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制率和能量消耗大小。
　　4、針對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)某6層建筑結(jié)構(gòu)每層設(shè)計(jì)一個(gè)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，分析了分散模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)控制的控制效果;其次對(duì)此6層建筑模型進(jìn)行了模態(tài)分析，采用了對(duì)前四階模態(tài)中地震反應(yīng)最大的四個(gè)樓層進(jìn)行控制，比較其與分散模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)控制的控制效果與節(jié)約的控制力。
　　本文的研究結(jié)果表明:本文提出的分散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)振動(dòng)控制方法，可以有效減小結(jié)構(gòu)