相邻结构体系的主动和半主动控制研究

论文摘要

在现代城市中由于用地紧张、使用功能或建筑造型等方面的原因,往往使得建筑物靠的很近或设计成有多个子结构组成的主—附结构,这样的设计就有可能导致地震中建筑碰撞破坏的加剧。结构振动控制技术作为减轻地震灾害的有效可行的方法可以较好的解决该问题。所以本文就主要针对相邻结构体系的主动和半主动控制展开研究分析。本文的主要研究工作包括以下几点:（1）对结构主动控制算法中的经典线性最优算法（COC）和瞬时最优算法（IOC）进行了理论推导,建立了相邻结构体系振动控制的模型,通过运用Matlab对相邻结构体系的主动控制系统进行了仿真分析,将COC算法和IOC算法进行了对比,并分析了控制效果与作动器放置位置的关系;（2）半主动控制结合了主动控制与被动控制的优点,而主动变刚度变阻尼（AVSD）控制装置又兼具主动变刚度（AVS）控制装置和主动变阻尼（AVD）控制装置的优点,所以本文在介绍半主动控制律的基础上,对El-Centro波、Taft波和Northridge波三种地震激励下的安装了AVSD控制器的相邻结构体系进行了半主动控制仿真分析,并取得了较好的控制效果;（3）磁流变（MR）阻尼器由于其技术先进性等优势而在结构振动控制领域具有广阔的应用前景,本文简单介绍了MR阻尼器的研究进展及其力学模型,并对El-Centro波、Taft波和Northridge波输入下的安装了MR阻尼器的相邻结构体系进行了半主动控制分析,取得了良好的控制效果;并将MR阻尼器与AVSD控制系统进行简单对比,更加证明了MR阻尼器性能的优越性;（4）考虑到结构在强震下会进入弹塑性阶段,所以本文基于结构的三线型刚度退化模型对结构的恢复力模型和拐点处理进行了详细的分析,并推导出考虑结构弹塑性的相邻结构体系的半主动控制平衡方程,并对强震输入下MR阻尼器连接的考虑结构弹塑性的相邻结构体系进行了半主动控制分析,且将其与弹性相邻结构的MR阻尼器半主动控制进行比较,分析了两者的差异性和考虑结构弹塑性的有效性和必要性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构振动控制
• 1.2.1 被动控制
• 1.2.2 主动控制
• 1.2.3 半主动控制
• 1.2.4 混合控制
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 相邻结构体系的主动控制研究
• 2.1 引言
• 2.2 主动控制算法
• 2.2.1 经典线性最优控制算法（COC）
• 2.2.2 瞬时最优控制算法（IOC）
• 2.3 相邻结构体系的计算模型及状态方程
• 2.3.1 计算模型
• 2.3.2 相邻结构连续时间的状态方程
• 2.3.3 控制效果及权矩阵
• 2.4 相邻结构体系的主动控制仿真
• 2.5 本章小结
• 3 主动变刚度变阻尼装置连接的相邻结构体系的半主动控制研究
• 3.1 引言
• 3.2 相邻结构体系的AVSD 系统理论模型及离散时间状态方程
• 3.2.1 相邻结构体系的AVSD 系统理论模型
• 3.2.2 离散时间的状态方程
• 3.3 半主动控制律的确定
• 3.4 相邻结构体系的AVSD 半主动控制仿真分析
• 3.4.1 地震波的选取
• 3.4.2 相邻结构体系AVSD 控制仿真
• 3.5 本章小结
• 4 磁流变阻尼器连接的相邻结构体系的半主动控制研究
• 4.1 引言
• 4.2 磁流变（MR）阻尼器的研究进展
• 4.3 MR 阻尼器的动力学模型
• 4.3.1 磁流变液（MRF）的本构关系
• 4.3.2 MR 阻尼器的力学模型及工作模式
• 4.4 相邻结构体系MR 阻尼器半主动控制仿真分析
• 4.4.1 半主动控制律的确定
• 4.4.2 相邻结构体系MR 阻尼器控制仿真
• 4.5 本章小结
• 5 磁流变阻尼器连接的考虑结构弹塑性的相邻结构体系的半主动控制研究
• 5.1 引言
• 5.2 分析模型的确定
• 5.2.1 恢复力模型
• 5.2.2 拐点处理
• 5.2.3 相邻结构体系的计算模型
• 5.3 考虑结构弹塑性的相邻结构体系MR 阻尼器控制仿真
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录