基于模糊控制的建筑結(jié)構(gòu)振動分散控制理論與計算方法.pdf

1、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動控制算法通常需要精確的數(shù)學(xué)模型參數(shù)。土木工程結(jié)構(gòu)包括受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和不受力的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所以建模時難以得到模型的真實參數(shù)，結(jié)構(gòu)振動過程的剛度、質(zhì)量的變化也會對結(jié)算結(jié)果有影響。因此，研究不依賴于精確計算模型、調(diào)節(jié)簡單的模糊控制是結(jié)構(gòu)振動控制發(fā)展的一個熱點問題。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)采用的集中控制模式是單點的，一個控制器的故障會導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)的失效。分散控制是將被控結(jié)構(gòu)被劃分成一系列子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)使用局部信息獨立地控制，提

2、高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文針對建筑模型在地震作用下的結(jié)構(gòu)振動控制問題，引入了模糊控制算法以及分散控制策略，使用MATLAB軟件進行編程和計算，主要研究了以下幾個方面的內(nèi)容:
　　1、對模糊邏輯控制算法、分散控制策略和線性二次型(LQR)重疊分散控制算法進行了理論分析。
　　2、針對地震激勵下高層建筑結(jié)構(gòu)振動半主動控制問題，引入模糊邏輯控制理論，解決了傳統(tǒng)控制算法需要精確的力學(xué)數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性問題。對20層Benchmark模

3、型設(shè)計了模糊控制器，MR阻尼器采用層間驅(qū)動的方式，考慮了MR阻尼器的只能輸出阻止結(jié)構(gòu)運動的控制力特性。仿真結(jié)果表明模糊控制可以有效控制地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的層間位移。
　　3、針對地震激勵下高層建筑結(jié)構(gòu)集中控制策略容易出現(xiàn)的問題，同時引入分散控制策略和模糊控制理論，對20層Benchmark模型設(shè)計了模糊分散控制器，作動器采用直接驅(qū)動的方式，仿真結(jié)果表明模糊分散控制可以實現(xiàn)與LQR分散控制較為接近的控制效果。同時驗證了模糊分散控

4、制具有結(jié)構(gòu)剛度變化時的魯棒性以及傳感器失效時的穩(wěn)定性。
　　4、針對地震激勵下多層建筑的結(jié)構(gòu)振動控制問題，對某6層剪切型框架模型，采用層間驅(qū)動以及直接驅(qū)動兩種MR阻尼器的安置方式，分別設(shè)計了地震作用下多層建筑結(jié)構(gòu)振動的模糊控制器。仿真結(jié)果表明當(dāng)MR阻尼器采用層間驅(qū)動方式時，模糊控制的位移控制效果良好，但加速度控制效果較差。當(dāng)MR阻尼器采用支撐于大地的直接驅(qū)動方式時，仿真結(jié)果表明其位移和加速度的控制效果均良好。同時比較了開環(huán)、閉環(huán)以