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地震作用下建筑结构的主动控制分析方法

结构主动控制是通过作动器给结构施加控制力以改变结构的动力特性,使结构系统的动力性能够满足一定的控制准则,从而达到减小或抑制结构地震反应的目的.主动控制是现代控制理论和自动控制技术应用于结构抗震控制的高新技术,近年来在各方面都得到了很大发展,但是从实际应用的角度来看,还应解决许多重要问题,例如迟时影响和溢出效应等.迄今为止,大多数主动控制理论都假定整个控制过程的所有操作是可以立即执行的,然而实际上从处理观测数据,进行计算分析到施加控制力,每个过程都需要一定时间,这就造成所加的控制力与控制结构所需要的不同步,即出现时间迟滞问题.迟时不仅会影响控制效果,还可能导致溢出效应和结构失稳,使结构系统失效.虽然文[1]提出了迟时补偿的概念,但补偿方法中的关键参数是由试验确定,并无相应的分析方法,故很难用于实际结构的抗震控制中,因此有必要寻求新的控制算法来解决迟时问题对结构抗震控制的影响.本文根据当前时间步上的结构状态参数,以结构从当前时间步到...  (本文共4页) 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

结构振动的时滞反馈控制及其实验研究

主动控制系统中不可避免的存在着时滞现象,它有时是控制系统本身所固有的,如传感器信号的采集和传输、控制器的计算、作动器的作动过程等,有时是人为引入进去的,如数字滤波器的使用等。时滞会使得最后作用于结构的控制力产生不同步,导致在系统不需要能量时作动器向系统输入能量,有可能引起控制效率的下降或控制系统失稳。另外,即使原动力学系统本身是线性的,在加入控制环节和考虑时滞后,系统也会呈现出非线性诸多复杂的动力学行为。因此,对控制系统中时滞问题的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。时滞问题也是目前数学、控制、力学和结构工程等研究领域的热点前沿方向之一。时滞问题的研究大体可以分为两方面:时滞消除技术,时滞利用技术。时滞消除技术认为时滞是“坏”因素,应当在控制设计中消除它对系统性能所造成的负面影响,目前常采用的方法有泰勒技术展开法、移项技术、状态预估法等。时滞利用技术则是不考虑控制系统本身所固有的时滞量,而是人为地向系统中引入时滞量,将时滞作为...  (本文共200页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
兰州理工大学

高层连体结构动力可靠度与减震控制理论研究

高层连体结构在动力特性与确定性激励作用下的地震响应方面已有了大量的研究成果,这些成果大多未考虑地震动随机性或研究仅针对具体工程进行,研究结论的较大离散性使设计者对高层连体结构的性态难以进行全面有效的把握与控制。一方面,我国“工程结构可靠度设计统一标准”明确提出:在有条件的情况下建筑结构宜进行可靠度分析,但对高层连体结构动力可靠度研究可供参考的成果较少;另一方面,人们对于基于传统结构抗震性能的要求已发生了较大变化,提出并积极推进结构减震控制技术的发展,高层连体结构主动、智能减震控制的研究成果也很少。基于上述讨论,本文从7个方面对高层连体结构动力可靠度与减震控制理论进行了较系统的研究。1.高层连体结构地震响应影响参数研究。以毗邻结构周期比反映结构的非对称程度,以连体刚度变化反映连体协调塔楼的能力,结合数值算例详细讨论了不同周期比、不同连体刚度条件下连体结构的动力特性与地震响应。2.高层连体结构的平稳随机地震响应分析。鉴于强震下地震动...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

地震作用下多塔斜拉桥失效模式控制研究

地震是人类面临的最危险的自然灾害之一,时刻威胁着人类的生命和财产安全。近年来由地震引发桥梁工程破坏的事故屡见不鲜,国际上几次大地震都揭示了一个共同问题:由于桥梁工程在地震中遭到严重损坏,切断了震区交通生命线,给抗震救灾工作带来巨大困难,并极大的加深了次生灾害所带来的影响。而斜拉桥作为一种重要的桥型,在生命线工程中扮演着重要角色,深入系统地研究斜拉桥的地震破坏失效模式,并对其进行控制,减小其地震损伤并具有可恢复性,有利于震后快速恢复其功能,对减轻地震灾害和进行震后有效的抗震救灾,具有重要的意义。本文以山东滨州黄河公路大桥为原型,基于OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation)地震工程模拟平台开展多塔斜拉桥体系地震失效模式及其控制的研究。主要研究内容如下:首先,针对塔梁固结、漂浮以及粘滞阻尼消能减震三种不同斜拉桥体系进行远、近场地震动作用下的时程分析,系统比...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国地震局地球物理研究所
中国地震局地球物理研究所

桥梁减震半主动控制研究

桥梁抗震减震一直是地震工程中的一项重要内容,本文较为系统地研究了桥梁地震反应半主动控制的数值分析问题,以在桥梁工程中广泛应用的梁式桥(刚构-连续梁桥、连续梁桥、曲线刚构桥)和斜拉桥为计算模型,采用三种常用类型的半主动控制阻尼器(粘滞阻尼器、磁流变阻尼器、压电摩擦阻尼器),围绕着“两个基本问题(半主动控制算法、阻尼器位置),三个影响因素(行波效应、桩土相互作用、时滞),一个工程应用(曲线桥梁)”这条研究主线,探讨了桥梁地震反应半主动控制的一系列问题,主要工作和成果包括以下几个方面:(1) 桥梁半主动控制算法比较与分析。半主动控制算法可以分为“开关型”和“连续型”算法,最优bang-bang控制算法和最大开关控制算法对刚构-连续桥梁大部分地震反应的减震效果相对最好,而界限滑动控制算法能很好地跟踪主动控制效果。半主动控制能有效地减小桥梁结构的大部分地震反应,但是却能增大桥梁的另外某些地震反应。半主动控制算法会使得阻尼器附近桥梁结点的某...  (本文共185页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

高柔结构质量阻尼器振动控制应用研究

高柔建筑结构周期较大,风荷载效应明显,结构舒适性和安全性需特别关注,质量阻尼器是减小该类结构风致振动的有效措施。世界上已有较多建筑采用质量阻尼器来减少风荷载和地震作用等多种激励下的振动。然而,在实际应用中,被动、半主动和主动质量阻尼器均存在若干关键问题需要研究,如时滞、控制算法等。为促进质量阻尼器振动控制技术的进一步发展和应用,综合质量阻尼器在实际应用中的具体问题,从被动、半主动和主动三个方面系统地研究了质量阻尼器振动控制的理论与应用,为质量阻尼器的具体实施提供了理论依据,主要内容包括以下几个方面:(1)考虑地震激励作用,基于相对能量公式,研究了TMD对系统各种能量的控制效果,并考虑TMD子结构参数摄动,探讨了TMD控制系统各种能量谱的变化规律。研究结果表明,荷载激励频谱成份对SDOF-TMD控制系统能量的控制效果有较大影响,在荷载主要频率成份段,TMD控制系统能量随子结构参数摄动变化规律明显。(2)针对最优调谐质量阻尼器在风荷...  (本文共191页) 本文目录 | 阅读全文>>