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

1、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(shí)難以得到模型的真實(shí)參數(shù)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)程的剛度、質(zhì)量的變化也會(huì)對(duì)結(jié)算結(jié)果有影響。因此，研究不依賴于精確計(jì)算模型、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單的模糊控制是結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)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(diǎn)的，一個(gè)控制器的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(gè)子系統(tǒng)使用局部信息獨(dú)立地控制，提

2、高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文針對(duì)建筑模型在地震作用下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制問(wèn)題，引入了模糊控制算法以及分散控制策略，使用MATLAB軟件進(jìn)行編程和計(jì)算，主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　1、對(duì)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(jìn)行了理論分析。
　　2、針對(duì)地震激勵(lì)下高層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制問(wèn)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(wèn)題。對(duì)20層Benchmark模

3、型設(shè)計(jì)了模糊控制器，MR阻尼器采用層間驅(qū)動(dòng)的方式，考慮了MR阻尼器的只能輸出阻止結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(duì)地震激勵(lì)下高層建筑結(jié)構(gòu)集中控制策略容易出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)引入分散控制策略和模糊控制理論，對(duì)20層Benchmark模型設(shè)計(jì)了模糊分散控制器，作動(dòng)器采用直接驅(qū)動(dòng)的方式，仿真結(jié)果表明模糊分散控制可以實(shí)現(xiàn)與LQR分散控制較為接近的控制效果。同時(shí)驗(yàn)證了模糊分散控

4、制具有結(jié)構(gòu)剛度變化時(shí)的魯棒性以及傳感器失效時(shí)的穩(wěn)定性。
　　4、針對(duì)地震激勵(lì)下多層建筑的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制問(wèn)題，對(duì)某6層剪切型框架模型，采用層間驅(qū)動(dòng)以及直接驅(qū)動(dòng)兩種MR阻尼器的安置方式，分別設(shè)計(jì)了地震作用下多層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(dòng)方式時(shí)，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(dòng)方式時(shí)，仿真結(jié)果表明其位移和加速度的控制效果均良好。同時(shí)比較了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)以