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结构磁流变阻尼半主动控制的改进算法与仿真分析 总被引：19，自引：0，他引：19
基于线性二次型最优控制理论,结合磁流变阻尼器装置的出力特点,提出了结构磁流变阻尼半主动控制的两种改进算法：以速度负反馈渐进逼近主动最优的界限滑动半主动控制算法和基于结构响应状态组合反馈的界限开关半主动控制算法。首先给出了采用磁流变阻尼器装置控制结构振动的系统框图,然后结合一个三层Benchmark模型,仿真分析其在多种地震输入工况下,LQR、磁流变阻尼两种半自动和两种被动控制下的控制效果,最后给出了Benchmark评价指标。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(6)
本文针对非线性结构振动控制问题,提出了一种将线性二次型最优(LQR)控制算法和模糊控制算法相结合的自适应减震控制方法。以原线性结构,即名义系统作为参考模型,基于参考模型设计了LQR控制器,并利用遗传算法优化LQR控制器的加权系数;将结构振动中的非线性部分作为不确定参数,以此来设计模糊控制器,弥补了结构非线性部分对振动控制的影响。最后,通过钢筋混凝土非线性结构算例验证本文所提算法的有效性。结果表明:强震作用下,结构构件会产生屈服进入非线性阶段,而基于线性参考模型设计的LQR控制器并不适用于非线性结构;模糊控制器可以补偿结构非线性产生的影响,达到自适应减震控制的目的。 相似文献
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为了改良被动式调谐质量阻尼器(TMD)对建筑结构的减震效果,本文提出了一种新型的可实时调节频率和电涡流阻尼的半主动调谐质量阻尼器(SATMD)。由Hilbert-Huang变换(HHT)识别出结构的瞬时频率,通过基于HHT的控制算法实时调节SATMD的质量进行频率的调谐;通过基于线性二次型高斯(LQG)的控制算法实时调整磁导间距来调节电涡流阻尼系数。为了验证SATMD对建筑结构的减震效果,以一单自由度结构模型为例进行地震响应模拟,同时采用一经优化设计的被动TMD作为对比,并考虑由于主结构的累积损伤等引起自身频率下降而造成被动TMD的去谐效应。以主结构的加速度和位移时程峰值、整体均方根值及TMD的耗能性能作为评价指标,对比了SATMD在主结构发生损伤前后对被动TMD的改良效果。数值模拟结果表明,在主结构发生损伤前后,SATMD均比经优化设计的被动TMD有更好的减震效果及耗能能力。 相似文献
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对不同控制策略下安装有复合MR(磁流变)阻尼器的模型结构进行了振动台试验研究.在El Centro地震动激励下,基于线性二次高斯(LQG)和广义预测(GP)两种控制算法,针对半主动控制系统、MR阻尼器以恒定电流(-0.5A(Passive-on 1)、0A(Passive-off)、2A(Passive-on 2)的控制系统,以及由半主动控制方式和基础隔震组合而成的混合控制系统,在WINCON/SIMULINK实时控制软件平台下对一个1:4的三层钢框架模型进行了地震模拟振动台试验.试验结果表明:基于复合MR阻尼器的控制系统是有效的,无论是被动控制、半主动控制还是混合控制,都显著降低了模型结构各层的加速度、位移响应;复合MR阻尼器在不通入电流时具有一定的被动控制效果;采用考虑时滞自补偿的广义预测控制效果要好于LQG控制,并且这两种控制策略的都能以较被动控制小的控制力达到较好的控制效果. 相似文献
6.
总结了6种半主动控制算法,采用黏滞阻尼器,对一座三跨简支梁桥进行了不同地震动输入下的半主动控制地震反应计算分析,比较分析了不同地震动输入和半主动控制算法对简支梁桥地震反应控制效果的影响。结果表明,半主动控制能有效地减小桥梁结构的大部分地震反应,同时可能会放大另外部分地震反应,这与地震动输入密切相关,不同地震动输入下的控制效果各不相同。所提六种半主动控制算法中,算法2、5、6对该简支梁桥地震反应的减震效果相对最好,这与各种算法的阻尼器耗能大小有关。 相似文献
7.
基于加速度反馈的结构地震反应半主动MR阻尼控制试验 总被引：11，自引：1，他引：11
本文针对安装有半主动磁流变阻尼器（MR damper)的一座二层模型结构进行了抗震振动台试验研究，通过采用基于加速度反馈控制策略的两种半主动控制算法进行了在各种地震动作用下模型结构的半主动控制的抗震试验研究，并进行了Passive-on和Passive-off两种被动控制的试验研究。试验结果表明，MR阻尼器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的峰值位移和均方差反应，且半主动控制对结构顶层的峰值位移和均方差的控制效果均优于两种被动控制方法。因此，本文提出的两种半主动控制算法都是有效的，并宜于实现。 相似文献
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分散控制与集中控制策略相比可以提高结构控制系统的可靠性。文中将分散控制和滑移模态控制算法原理相结合,导出分散滑移模态控制(decentralized sliding mode control,DSMC)算法并应用于高层结构振动控制中。该方法是将结构分解为若干个子结构,分别进行滑移模态控制。文中以某20层钢结构Benchmark模型为例,分别进行3个子结构与4个子结构的分散控制数值计算,与线性二次型最优控制(Linear quadratic optimal control,LQR)效果相比,DSMC算法可以有效地抑制结构位移和加速度反应。 相似文献
9.
多维地震作用下偏心结构的磁流变阻尼器半主动控制 总被引：9，自引：1，他引：8
理论研究与震害经验表明,地震时结构会产生不可忽略的平动与扭转耦合的空间振动。本文提出了基于线性最优控制理论的部分状态反馈次优控制策略和基于遗传算法的控制策略,以Marlab和Simulink为平台,采用磁流变阻尼器对双向水平地震作用下的偏心结构平．扭耦联反应进行半主动控制。对-6层双向偏心框架结构进行控制效果仿真分析的结果证明,本文提出的2种控制策略是有效的。 相似文献
10.
本文研究了将被动结构控制的参数设计转化为静态输出反馈问题的可能性，以及应用线性矩阵不等式工具求解静态输出反馈问题的方法，最后，给出一个TMD控制的H2-γ次优设计算例。 相似文献
11.
In this work, we present a new method in designing static output‐feedback H∞ controllers suitable for vibrational control of buildings under seismic excitation. The method produces a Linear Matrix Inequality (LMI) formulation that allows obtaining static output‐feedback controllers with different information structure constraints by imposing a convenient zero–nonzero structure on the LMI variables. The application of the proposed methodology is illustrated by designing centralized and decentralized velocity‐feedback H∞ controllers to mitigate the seismic response of a five‐story building. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
12.
Genetic Algorithms (GAs) have been applied as an effective optimization search technique in various fields, including the field of control design. In this paper, a new control method using GAs is proposed to attenuate the responses of a structure under seismic excitation. The proposed controller uses the state space reconstruction technique based on the embedding theorem to obtain full state performance from the available reduced order feedback. The parameters of the new controller are optimized using GAs. The proposed GA-based control method is verified on a benchmark problem—active mass driver system—and the results are compared with other control methods. The robustness of the proposed control method is also examined. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
13.
The optimal design and placement of controllers at discrete locations is an important problem that will have impact on the control of civil engineering structures. Though algorithms exist for the placement of sensor/actuator systems on continuous structures, the placement of controllers on discrete civil structures is a very difficult problem. Because of the nature of civil structures, it is not possible to place sensors and actuators at any location in the structure. This usually creates a non‐linear constrained mixed integer problem that can be very difficult to solve. Using genetic algorithms in conjunction with gradient‐based optimization techniques will allow for the simultaneous placement and design of an effective structural control system. The introduction of algorithms based on genetic search procedures should increase the rate of convergence and thus reduce the computational time for solving the difficult control problem. The newly proposed method of simultaneously placing sensors/actuators will be compared to a commonly used method of sensors/actuators placement where sensors/actuators are placed sequentially. The savings in terms of energy requirements and cost will be discussed. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Lyan‐Ywan Lu 《地震工程与结构动力学》2004,33(5):647-668
In this paper a predictive control method especially suitable for the control of semi‐active friction dampers is proposed. By keeping the adjustable slip force of a semi‐active friction damper slightly lower than the critical friction force, the method allows the damper to remain in its slip state throughout an earthquake of arbitrary intensity, so the energy dissipation capacity of the damper can be improved. The proposed method is formulated in a discrete‐time domain and cast in the form of direct output feedback for easy control implementation. The control algorithm is able to produce a continuous and smooth slip force for a friction damper and thus avoid exerting the high‐frequency structural response that usually exists in structures with conventional friction dampers. Using a numerical study, the control performance of a multiple degrees of freedom (DOF) structural system equipped with passive friction dampers and semi‐active dampers controlled by the proposed method are compared. The numerical case shows that by merely using a single semi‐active friction damper and a few sensors, the proposed method is able to achieve better acceleration reduction than the case using multiple passive dampers. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Jong‐Cheng Wu 《地震工程与结构动力学》2000,29(9):1325-1342
Recently, the application of active control to seismic‐excited buildings has attracted international attention. To demonstrate the practical applicability of active control, we have conducted experimental tests using a full‐scale three‐storey building equipped with active bracing systems on the shake table at the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE), Taiwan. Experimental results indicate that the control–structure interaction (CSI) effect is significant. A state‐space analytical model of this actively controlled building taking into account the CSI effect is established in this paper using a system identification technique based on curve‐fitting of transfer functions. To verify the accuracy of the analytical model for simulating the controlled response, four sets of linear quadratic Gaussian (LQG) controllers using acceleration feedback are designed and further experimental tests are conducted for comparison. It is demonstrated that the correlations between the simulation and experimental results are remarkable. The construction of an accurate analytical model is important for active control, and such an analytical model can be used for future benchmark studies of different control algorithms based on numerical simulations. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
16.
磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。 相似文献
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地震下结构振动的最优控制算法模型比较与改进 总被引：8，自引：0，他引：8
模拟地震激励输入结构的过程,将控制目标函数化解到每个时间步长上。用激励所产生的脉冲响应重新构造控制目标函数,直接从泛函变分出发,推导出了一种改进的最优控制算法,并用状态转移的数值方法加以实现。从概念上讲,本算法是一种更为合理的结构最优控制算法。算例表明,在相同控制能量下,本算法能更有效地削减响应峰值,且稳定性良好。 相似文献