結(jié)構(gòu)損傷在線識(shí)別及其與振動(dòng)控制實(shí)時(shí)相結(jié)合.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)在服役期間，由于一些自然和人為的因素，往往會(huì)因?yàn)檫^大的變形給居住在其中的人們帶來不適感，特別是當(dāng)遭受一些重大荷載，如強(qiáng)烈地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)很有可能會(huì)產(chǎn)生損傷，因此對(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和振動(dòng)控制的研究，是目前土木工程領(lǐng)域兩個(gè)非常重要的課題。傳統(tǒng)的方法大多是將結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和振動(dòng)控制分開進(jìn)行研究，但是考慮到二者都同時(shí)用到相同的信號(hào)采集、傳輸和收集裝置，這樣分開處理的方式既不經(jīng)濟(jì)，計(jì)算效率也不高;同時(shí)，結(jié)構(gòu)的最優(yōu)控制也應(yīng)該是在能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別的結(jié)構(gòu)

2、時(shí)變參數(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
　　土木工程領(lǐng)域，考慮到其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、較大自由度數(shù)和工程的經(jīng)濟(jì)性，通常很難獲得完整的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)信息。
　　基于上述研究背景，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下。
　　(1)提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)的結(jié)構(gòu)損傷實(shí)時(shí)識(shí)別算法。其主要思想分為三個(gè)階段。第一階段根據(jù)EKF識(shí)別結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和未知的結(jié)構(gòu)物理參數(shù);第二階段是通過對(duì)比與觀測(cè)得到的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)的誤差來判斷損傷發(fā)生的時(shí)間和可能損傷的單元;

3、第三階段是根據(jù)不同觀測(cè)層的加速度響應(yīng)的誤差建立一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，即代入真實(shí)的損傷剛度的大小，會(huì)使得加速度響應(yīng)的誤差最小，從而達(dá)到對(duì)損傷的位置以及大小的識(shí)別。由于第一階段需要判斷損傷發(fā)生的時(shí)間和可能損傷的單元，傳感器需要優(yōu)化布置，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)剛度單元的兩邊至少需要放置一個(gè)加速度傳感器。
　　(2)提出了一種結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與振動(dòng)控制實(shí)時(shí)相結(jié)合的算法。先采用EKF識(shí)別結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，通過對(duì)比觀測(cè)和預(yù)測(cè)的加速度誤差，對(duì)

4、結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別，并實(shí)時(shí)更新結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和物理參數(shù)，并由此計(jì)算施加在結(jié)構(gòu)上的控制力。本文根據(jù)控制力施加方法的不同，即主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制，采用了兩種控制力計(jì)算方法。主動(dòng)控制采用的是瞬時(shí)最優(yōu)控制方法，作動(dòng)器直接作用于結(jié)構(gòu)上;半主動(dòng)控制是通過一個(gè)由彈簧和阻尼器串聯(lián)成的控制器放置在結(jié)構(gòu)上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。
　　(3)提出了一種在結(jié)構(gòu)響應(yīng)觀測(cè)較少時(shí)，基于響應(yīng)敏感度的結(jié)構(gòu)損傷實(shí)時(shí)識(shí)別算法。現(xiàn)實(shí)的土木結(jié)構(gòu)往往是復(fù)雜的，大多數(shù)情況下很難在結(jié)構(gòu)上