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设计出一种新型主动变刚度阻尼装置,该装置可向受控结构提供两种等效刚度,使受控结构能主动地避开地震动卓越频率而永远处于非共振的状态。基于变结构控制理论的滑动模态控制算法,推导了该新型阻尼器的两种开关控制律。仿真分析结果表明,这种新型主动变刚度阻尼器的减震效果是非常明显的,可取得明显优于被动控制的减震效果。两种控制律中,连续型滑动模态控制律可以更充分地发挥该新型阻尼器的性能,取得更好的控制效果。 相似文献
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主动变刚度／阻尼控制算法研究 总被引：10，自引：2，他引：8
建立了主动变刚度／阻尼控制系统的理论模型;基于瞬时最优控制算法推导了ＡＶＳＤ系统的开关控制律,并从控制结构的层间位移出发提出了一种直接根据结构动力反应符号确定的开关控制律。 相似文献
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直接基于位移法进行抗震设计时,最初结构的刚度和承载力均是未知的,设计中需假定预期设计结构的振型模式和由此得到的结构侧向地震力分布,这样的设计结果会产生一定的偏差.针对此问题,提出了改进直接基于位移的抗震设计方法,即首先初步设计结构,根据初设结构的振型模式等效单自由度体系,结合目标位移反向设计结构刚度,将设计结构的刚度与初设结构刚度比较,进行调整设计,最后进行承载力设计.程序中为减少迭代次数,定义了结构竖向刚度调整系数,用以简化结构弹性刚度的确定过程,从而实现设计结构在相应地震设防水准下满足预期位移的控制要求.最后通过算例证明了该方法具有一定的准确性. 相似文献
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带加强层高层、超高层建筑结构目益增多,针对此类结构提出合理的抗震设计方法十分必要.根据模态理论考虑高阶振型对结构反应的贡献,基于较成熟的多层结构直接基于位移的抗震设计理论,提出了带加强层高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法.方法根据模态理论将结构各个振型分别等效为单自由度体系,计算各单自由度体系的地震响应,进而以振型... 相似文献
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压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制 总被引：16，自引：3，他引：13
压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。 相似文献
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基于HHT变换得到瞬时能量谱,并以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在地震动作用下的瞬态反应计算。通过对一个长周期(十五层)结构工程实例的地震瞬态反应计算分析,揭示长周期结构有别于短周期结构动力响应的独特特性:长周期结构位移响应的瞬时能量峰值的时间滞后于地震动能量峰值的时间,且主要受到瞬态振动的控制,并以低阶振型的控制为主,第一阶振型峰值位移滞后的时间最长,滞后的时间主要取决于结构的第一阶自振周期。研究结果表明,长周期结构在强烈地震动作用下,地震动强度出现的最大时刻并不总是对应于结构破环与倒塌的时间。 相似文献
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大底盘多塔楼结构的混合隔震控制 总被引：2，自引：0，他引：2
结合某实际工程,针对大底盘多塔楼结构提出混合隔震的控制策略,即对大底盘上的一栋或多栋塔楼采用隔震技术,并在隔震层附设一定数量的被动、主动或半主动的减震控制装置。建立了这种大底盘多塔楼结构混合隔震控制体系的运动方程,方程中各塔楼与下部结构及隔震层之间的刚度解耦,并考虑了隔震层的非线性。研究中比较了被动非线性粘滞阻尼器,半主动变孔隙阻尼器与理想主动控制时的减震控制效果。结果表明,这种混合隔震体系可以有效地减小上部塔楼与下部结构的地震反应,提高大底盘多塔楼结构的抗震安全性,取得明显的经济和社会效益。半主动变孔隙阻尼器可以极好地追踪理想主动控制力,取得与理想主动控制相近的减震控制效果。被动非线性粘滞阻尼器也能取得较好的减震效果,且易于维护,经济性较好,从工程应用的角度来看更为现实可行,具有较好的应用推广价值。 相似文献
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基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法 总被引：13，自引：1，他引：13
本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。 相似文献
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K. J. Mulligan J. G. Chase J. B. Mander G. W. Rodgers R. B. Elliott R. Franco‐Anaya A. J. Carr 《地震工程与结构动力学》2009,38(4):517-536
The seismic performance of a test structure fitted with semi‐active resetable devices is experimentally investigated. Shaking table tests are conducted on a ?th scale four‐storey building using 27 earthquake records at different intensity scalings. Different resetable device control laws result in unique hysteretic responses from the devices and thus the structure. This device adaptability enables manipulation or sculpting of the overall hysteresis response of the structure to address specific structural cases and types. The response metrics are presented as maximum 3rd floor acceleration and displacement, and the total base shear. The devices reduce all the response metrics compared with the uncontrolled case and a fail‐safe surrogate. Cumulative probability functions allow comparison between different control laws and additionally allow tradeoffs in design to be rapidly assessed. Ease of changing the control law in real‐time during an earthquake record further improves the adaptability of the system to obtain the optimum device response for the input motion and structural type. The findings are an important step to realizing full‐scale structural control with customized semi‐active hysteretic behaviour using these novel resetable device designs. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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A computational algorithm for maximizing the control efficiency in actively controlling the elastic structural responses during earthquake is proposed. Study of optimal linear control using a single degree of freedom shows that applying active control is very effective in reducing the structural displacement and velocity responses for long‐period structures, but at the same time it has an adverse effect in increasing the absolute acceleration response. The extent of this adverse effect reduces the effectiveness of the control system, and therefore it poses a limit on the maximum control force in order to provide maximum control efficiency. In view of this shortcoming, maximum control energy dissipation is used to define the most effective optimal linear control law. Less displacement and velocity response are expected as larger control force is applied, but there is always a limit that maximum control energy can be dissipated. This study shows that this limit depends on the structural characteristics as well as the input ground motion, and a general trend is that the maximum control energy decreases as damping increases. Finally, application of the proposed algorithm on a six‐storey hospital building is presented to show the effectiveness of using optimal linear control on a multi‐degree‐of‐freedom system from the control energy perspectives. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Ichiro Nagashima 《地震工程与结构动力学》2001,30(8):1221-1242
Optimal displacement feedback control law is derived for a vibration control of a single‐degree‐of‐freedom structure with an active tuned mass damper (ATMD). Analytical expressions of the linear quadratic regulator (LQR) feedback gains for the ATMD are derived by solving the Ricatti equation straightforwardly. Based on these solutions, it is found that if the stiffness of the tuned mass damper (TMD) is calibrated to satisfy a certain condition, the control law is simplified to be composed of the feedback gains only for the displacement of the structure and the velocity of the auxiliary mass stroke, which is referred to as ‘optimal displacement feedback control’. The mean‐square responses of the structure as well as the auxiliary mass against Gaussian white noise excitations are evaluated by solving the Lyapunov equation analytically based on the stochastic optimal control theory. Using these analytical solutions, the optimal damping parameter for the auxiliary mass is also derived. Finally, the optimal displacement feedback control law is presented. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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大跨径钢管混凝土拱桥减震控制装置参数的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
大跨度桥梁结构的减震控制研究对于桥梁结构的抗震安全具有重要意义。本文以主跨368m的茅草街大桥为研究对象,基于ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,并采用子空间迭代法分析了该桥的动力特性。在此基础上进行了大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应及减震控制研究,重点进行了弹性连接装置和粘滞阻尼器减震效果的参数敏感性分析,并对比分析了不同位置布设减震装置时的效果。结果表明,纵飘振型对该桥肋纵向相对位移的贡献最大;弹性连接装置和阻尼器均能有效减小地震作用下该桥的肋梁纵向相对位移;综合考虑各关键部位的地震响应时,同时采用两类减震装置并将其分散布置时的减震效果最佳。结论可供大跨度中承式钢管混凝土系杆拱桥的抗震设计参考。 相似文献
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结构可变阻尼半主动控制 总被引：12，自引：4，他引：12
本文阐述了结构半主动控制的概念，并介绍了国内外有关结构半主动控制的研究状态，阐述了几种有关结构半主动控制的算法，包括基于经典最优控制的控制律及算法，基于变结构系统理论的滑动模太控制算法和非线性奇次系统的ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制算法。重点阐述了变结构系统理论和滑移面的确定及控制律的设计。 相似文献
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A computational method of energy evaluation is derived to study the elastic responses and energy distribution of actively controlled single‐degree‐of‐freedom (SDOF) structures during earthquakes. Contrary to the common perception that applying active control force pumps energy into the structure, the applied control force can actually reduce the energy in the structure by reducing the input energy from earthquakes to the structure. In addition, applying control force can dissipate a large amount of energy in the structure when this control force is applied in the direction opposite to the displacement and velocity responses. To demonstrate this energy mechanism in active controlled structures, the two most popular control algorithms, optimal linear control (OLC) and instantaneous optimal control (IOC) algorithms, are used to calculate the control response and energy spectra. One‐step time delay is incorporated into the algorithms to take into consideration the practical aspect of active control. The effects of different earthquakes and damping ratios on control energy and response spectra are studied. These studies show that both OLC and IOC are very effective in reducing the structural displacement and velocity responses by reducing the input earthquake energy as well as dissipating a large amount of energy in the structure. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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高层建筑地震反应全反馈主动TMD控制理论研究 总被引：6，自引：2，他引：6
本文应用最近提出的全反馈主动控制法对高层建筑地震反应进行了全反馈主动ＴＭＤ（调谐质量阻尼器）控制的理论研究，考虑了实时控制过程中控制力的时间滞后效应，并通过数值模拟分析了不同的反馈形式以及不同的时间滞后量对主动ＴＭＤ控制效果的影响。最后得出结论：对高层建筑地震反应实施全反馈主动ＴＭＤ控制，既能更有效地降低结构的位移反应和速度反应，又能大幅度地降低结构的加速度反应；且当控制力时间滞后量较大时，对主动 相似文献
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结构参数非匹配不确定性问题的滑动模态控制 总被引：1，自引：0，他引：1
本文针对结构参数非匹配不确定性问题,采用简化滑动模态控制方法．即在滑动面的没计中忽略非匹配不确定性的影响,对一个顶层放置AMD系统的五层弹塑性建筑结构进行了主动控制数值分析．考虑了结构层屈服位移的不确定,数值模拟结果表明,简化方法具有很强的鲁棒性,结构参数相对于期望值的变化幅度为-40％至40%时．简化方法均有很好的控制效果。 相似文献
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地震模拟振动台控制系统的发展 总被引：4，自引：1，他引：3
地震模拟振动台作为结构抗震研究重要的试验设备之一,从20世纪60年代至今,经历了从线性到非线性、时不变到时变、模拟控制到数字控制、位移控制到加速度高级算法控制的发展过程.本文从建模方法、参数识别和控制算法三个方面回顾了地震模拟振动台控制系统研究的发展历程与现状,并阐述了地震模拟振动台控制系统的发展趋势,即试件与台面动力耦合模型、高性能参数识别、控制器参数自整定、强非线性高级控制算法、振动台台阵系统控制算法. 相似文献