近场地震动特性及其弹性与塑性谱的研究

结构在近场地震动作用下的反应和远场地震动作用下的明显不同,这主要是由近场地震动高能量的速度脉冲等特征决定的。通过对110条近场地震动记录的分析,得到了相应的弹性反应谱,并通过对近场地震动和远场地震动作用下结构塑性分析进行对比,得到了以下结论:近场地震动作用下结构的弹性反应谱与规范谱明显不同,尤其在长周期阶段,表明规范谱值偏小;近场地震动作用对结构提出了更高的强度和变形需求。

新型半主动控制系统的理论与试验研究

本文介绍一种新型开关控制型半主动控制系统—主动变刚度阻尼(AVS·D)系统,研究了控制装置的参数优化,并提出一种预测最优控制算法以用于实时确定AVS·D系统的开关切换状态。为了检验AVS·D系统的减震控制效果,在某单层钢框架模型上进行了AVS·D系统的模拟地震振动台试验。研究结果表明,AVS·D系统性能优异,经济可靠,其减震控制效果远优于两种对应的passive-on与passive-off控制,可望有较好的工程应用前景。

大平台多塔楼结构的隔震减震控制

结合某实际工程,将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,形成大平台多塔楼新型隔震体系.为了进一步提高该新型隔震体系的抗震性能,在隔震层设置了液体粘滞阻尼器,探讨了这种大平台多塔楼结构隔震减震控制的效果.本文建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性,并基于广义Newm ark积分法编写了整个非线性隔震减震体系的仿真分析计算程序.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以同时减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.在隔震层附设粘滞阻尼器可进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.两种粘滞阻尼器的对比还表明非线性粘滞阻尼器比线性粘滞阻尼器理论上更合理,且更为有效.

大平台多塔楼新型隔震体系的智能磁流变控制

本文将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,研究了这种新型隔震体系的抗震性能,并将磁流变(MR)阻尼器设置于隔震层,探讨了这种新型隔震体系智能磁流变控制的减震效果。文中以北京通惠家园某典型小区为研究对象,建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性。本研究中MR阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,其主控制器采用H2/LQG方法来设计。仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以有效地减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径。采用MR阻尼器与这种新型隔震体系相结合可以进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性。

主动变刚度-阻尼系统预测最优控制的理论与试验研究

介绍了一种具有自主知识产权的新型开关控制型半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的减振控制机理,建立了AVS.D结构振动控制体系的运动方程。为了合理补偿AVS.D系统实时控制过程中不可避免地存在着的控制时滞,本文提出一种预测最优控制算法,推导了其开关控制律。为了检验AVS.D系统的减震控制效果及预测最优控制算法的有效性,我们设计研制出AVS.D装置,编制了AVS.D系统预测最优控制的实时控制软件,在某单层钢框架模型上进行了AVS.D系统的模拟地震振动台试验,比较了不同控制方式时的减震效果。研究结果表明,本文所提出的预测最优控制算法是非常有效的,可推广应用于所有开关控制型半主动控制系统。AVS.D系统具有反应放大功能,经济可靠、安全有效,可望有较好的工程应用前景。

飞机航电设备的半主动磁流变控制

本文提出一种新的航电设备减振控制策略,采用半主动磁流变阻尼器与小阻尼柔性橡胶支座来取代目前采用高阻尼刚性橡胶支座的方法,以降低对航电设备的耐振要求,增强飞机飞行的安全性。本文建立了航电设备减振控制的两自由度刚体平-扭耦联模型,荷载激励考虑了基底平动与转动加速度。磁流变阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,主控制器为H2/LQG控制器,并采用一种加速度反馈的控制策略。针对目前的被动控制方案,本文研究了支座阻尼对减振控制效果的影响。为了得到最优的半主动控制效果,本文对控制器的权矩阵进行了参数优化分析。文中针对一系列工况详细比较了本文所提出的半主动控制策略与目前被动控制策略的减振控制效果。仿真分析结果表明,磁流变阻尼器可以非常有效地减小航电设备的动力反应,新的减振控制策略远优于现有的被动控制方案。

结构控制的前馈——反馈算法对比与分析

基于瞬时最优控制算法和经典的线性二次型高斯(Gauss)控制算法,推导了三种前馈—反馈算法,其控制器的设计包含两个部分:基于传统控制算法的反馈部分和在采样时间内对地震动信息的前馈部分。以在建的某电视塔(610m)为例,通过跟常用的线性二次型高斯(Gauss)闭环反馈控制算法相比较,对比分析了这三种前馈—反馈算法在地震作用下,对结构反应的控制效果;针对规范中对层间位移角和舒适度的要求,深入研究了在三种不同的控制目标下,基于LQG前馈—反馈算法(FFLQG)对结构反应控制的有效性;最后,通过一种新的权系数选择方法,研究了不同的输出反馈对基于LQG前馈—反馈算法控制效果的影响。

新型主动变刚度阻尼器的滑动模态控制及仿真分析

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。