建筑物迁移动力系统智能监控研究与应用

论文摘要

本文以实现建筑物迁移动力系统的自动化、智能化监测控制为目的,在天津市科技攻关重大工程类项目、天津市城建集团天演建筑物顶升移位有限公司的共同资助下,重点对动力监控系统的软硬件设计、压力控制算法、建筑物状态监测与控制策略以及平移轨道沉降与动力补偿进行了研究。通过工程实际应用,验证了该装备的各项功能和性能指标。论文主要研究内容和成果如下:（1）研究了结构托换、结构分离、同步迁移、就位连接等建筑物迁移步骤,重点分析了风荷载作用下建筑物的抗倾覆特性,给出了滚轴平移方式的动力计算模型。（2）提出了一种以“工控机+可编程控制器+液压控制系统”为硬件平台,监控软件和建筑物结构分析软件为软件平台的分布式控制系统。对系统的两大组成部分液压动力系统、分布式监控系统进行了研究和设计,使动力监控系统能实现建筑物迁移的力、位双闭环控制。（3）提出了一种变步长灰色预测模糊控制算法。该算法根据新陈代谢原理建立等维新息预测模型,将预测概念扩展为前向和后向预测,并与模糊控制相结合,对压力进行控制。仿真和试验表明,该算法在不增加超调的情况下提高了响应时间,改善了控制效果。（4）应用综合考虑距离、速度和加速度的相似度聚类方法,对迁移速度、位移变化趋势、建筑物位姿以及位移同步多信息聚类融合监测控制进行了设计,并研究了不同状态下的相应控制策略。该方法提高了建筑物迁移动力系统的自动化、智能化水平。（5）利用弹性地基梁理论,得出了集中载荷作用下平移轨道沉降变形的计算模型。建立了建筑物顶升液压缸数学模型,分析了载荷、压力、顶升速度和位移的关系,并对平移轨道沉降的被动和主动补偿进行了研究。（6）通过工程实际应用,验证了建筑物迁移动力系统的各项功能及性能指标。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 建筑物迁移国内外现状
• 1.2.1 国外建筑物迁移现状
• 1.2.2 国内建筑物迁移现状
• 1.3 我国建筑物迁移技术研究现状及存在问题
• 1.3.1 我国建筑物迁移技术研究现状
• 1.3.2 我国建筑物迁移存在的问题
• 1.4 建筑物迁移动力系统研究
• 1.4.1 建筑物迁移动力系统的形式
• 1.4.2 建筑物迁移动力系统研究现状
• 1.4.2.1 监测控制技术
• 1.4.2.2 电液比例压力控制技术
• 1.4.2.3 多液压缸同步技术
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 建筑物迁移步骤及动力学特性
• 2.1 引言
• 2.2 建筑物迁移步骤
• 2.2.1 平移步骤
• 2.2.2 顶升步骤
• 2.3 建筑物迁移关键环节
• 2.3.1 结构托换
• 2.3.2 结构分离
• 2.3.3 移动系统
• 2.3.4 同步迁移
• 2.3.5 就位连接
• 2.4 建筑物迁移过程中的动力学特性
• 2.4.1 风荷载作用下的抗倾覆分析
• 2.4.2 平移动力计算
• 2.4.3 平移过程中建筑物的振动
• 2.5 本章小结
• 第三章 力位双闭环动力监控系统研究
• 3.1 引言
• 3.2 建筑物迁移对动力监控系统的要求
• 3.3 总体设计方案
• 3.4 液压动力系统
• 3.4.1 液压系统工作原理
• 3.4.2 建筑物顶升工作原理
• 3.4.3 建筑物平移工作原理
• 3.5 分布式监控系统
• 3.5.1 监控系统硬件平台
• 3.5.2 监控系统软件结构
• 3.5.3 监控软件设计
• 3.5.3.1 实时数据库
• 3.5.3.2 外部数据库存取
• 3.5.3.3 实时监控
• 3.6 本章小结
• 第四章 电液比例压力控制系统的变步长灰色预测模糊控制
• 4.1 引言
• 4.2 电液比例压力控制
• 4.3 灰色预测理论
• 4.3.1 数列生成
• 4.3.1.1 累加生成
• 4.3.1.2 累减生成
• 4.3.2 GM（1,1）预测模型
• 4.3.3 等维新息模型
• 4.3.4 灰色预测值精度评估
• 4.4 模糊控制设计
• 4.4.1 模糊化
• 4.4.2 模糊推理
• 4.4.3 去模糊化
• 4.5 变步长灰色预测模糊控制
• 4.6 仿真及试验研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 基于多信息融合的建筑物状态监测与控制策略
• 5.1 引言
• 5.2 建筑物迁移过程中状态监测
• 5.2.1 建筑结构受力监测
• 5.2.2 建筑物位姿监测
• 5.3 相似度聚类融合研究
• 5.3.1 基于距离的相似度计算
• 5.3.2 基于余弦的相似度计算
• 5.3.3 基于斜率的相似度计算
• 5.3.4 基于距离、速度和加速度的相似度计算
• 5.4 基于相似度聚类融合的监测控制
• 5.4.1 多信息融合监测控制模块设计
• 5.4.2 位移变化趋势聚类融合
• 5.5 控制策略研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 平移轨道沉降与动力补偿研究
• 6.1 引言
• 6.2 平移轨道沉降计算
• 6.2.1 平移轨道沉降计算简图
• 6.2.2 弹性地基梁沉降变形计算
• 6.2.3 多集中载荷作用下平移轨道沉降计算
• 6.3 顶升液压缸数学模型
• 6.4 液压缸动力补偿研究
• 6.4.1 被动补偿
• 6.4.2 主动补偿
• 6.5 本章小结
• 第七章 工程实际应用
• 7.1 引言
• 7.2 桥梁同步顶升
• 7.3 桥梁支座更换
• 7.4 桥梁顶升调坡
• 7.5 桥梁定位安装
• 7.6 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 工作展望
• 参考文献
• 参加的科研项目和完成的学术论文
• 致谢