高層建筑結(jié)構(gòu)的智能半主動振動控制研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動半主動控制研究包括控制裝置和控制策略的研究兩個部分。雖然結(jié)構(gòu)振動半主動控制的研究已經(jīng)取得了長足進展，許多半主動控制裝置也已經(jīng)成功應(yīng)用于實際工程之中，然而關(guān)于結(jié)構(gòu)振動半主動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、時變、時滯、強耦合、分布參數(shù)以及非確定性等復(fù)雜因素的影響，給振動控制策略的研究帶來很大困難。結(jié)構(gòu)振動智能半主動控制策略的研究為解決以上問題開辟了一條有效途徑。在這方面進行深入研究具有重要的理論價值和工程實用價值

2、。 本文在充分借鑒現(xiàn)代控制理論、智能控制理論、系統(tǒng)辨識技術(shù)、計算智能方法、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，進行了較完整的高層建筑結(jié)構(gòu)振動智能半主動控制系統(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)辨識方法，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)辨識中出現(xiàn)的問題，能夠真實反映結(jié)構(gòu)動態(tài)特性，并通過對20層Benchmark建筑結(jié)構(gòu)的辨識仿真，驗證了本文

3、所提方法的有效性和實用性。 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)辨識方法。針對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型跟蹤辨識方法不能得到辨識結(jié)構(gòu)的真實物理參數(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作動器的智能驅(qū)動材料——磁流變液及制成的磁流變阻尼器。同時，還介紹了地震激勵高層建筑非線性反應(yīng)控制Benchmark問題的定義和17個性能評價指標(biāo)。 4．首次提出了一種地震激勵高層建筑非線性反應(yīng)的半主動模糊神經(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)部拓撲結(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)域的控制器僅負責(zé)該區(qū)域控制策略

5、的推理判斷和實施。編制程序進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)，減小強烈或罕遇地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞。 5．提出一種改進的遺傳算法進行高層建筑結(jié)構(gòu)半主動控制作動器位置的優(yōu)化設(shè)計。這種方法成功解決了約束非線性整數(shù)優(yōu)化問題，實現(xiàn)了在半主動控制策略下作動器位置設(shè)置的優(yōu)化設(shè)計。數(shù)值仿真表明，利用改進遺傳算法可進行半主動控制系統(tǒng)的作動器在不同振動控制目標(biāo)