建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的質(zhì)量阻尼主動控制分析.pdf

1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的質(zhì)量阻尼主動控制分析專業(yè):控制理論與控制工程碩士生:婁衛(wèi)波指導(dǎo)教師：段中興教授摘要隨著社會的發(fā)展，超高層建筑的不斷興起，使得人們對建筑結(jié)構(gòu)的安全性與舒適性提出了更高的要求。提高建筑的抗震、抗風(fēng)能力是目前結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要任務(wù)。土木結(jié)構(gòu)的振動控制研究是結(jié)構(gòu)抗震研究的重大突破，它依靠振動控制系統(tǒng)主動或被動控制來控制結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，在現(xiàn)代工程應(yīng)用中極為廣泛。本文以某高層建筑結(jié)構(gòu)受地震激勵為例，采用

2、主動質(zhì)量阻尼器（AMD）對建筑結(jié)構(gòu)的抗震主動控制進行了控制算法研究和計算機仿真分析。研究了高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置設(shè)計和結(jié)構(gòu)中作動器最優(yōu)主動控制力的優(yōu)化設(shè)計。首先，分析了傳感器布置位置與數(shù)目對結(jié)構(gòu)的影響，提出采用改進的自適應(yīng)遺傳算法來研究高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置問題，通過二重結(jié)構(gòu)的遺傳編碼實現(xiàn)傳感器數(shù)目的最優(yōu)設(shè)計，并且通過遺傳算子概率的自適應(yīng)取值得到遺傳算法的全局最優(yōu)解。結(jié)果表明，改進的自適應(yīng)遺傳算法對傳感器的布置可以取得很

3、好的優(yōu)化效果。其次，分析了主動質(zhì)量阻尼控制系統(tǒng)的控制原理，確定了控制系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)的表達式，獲得了控制權(quán)矩陣Q和R的取值；采用線性二次型最優(yōu)控制算法（LQR）設(shè)計了作動器的最優(yōu)主動控制力，同時分析了主動控制力對結(jié)構(gòu)特征的影響，討論了系統(tǒng)時滯對主動控制系統(tǒng)的影響，并通過移相法進行補償，提高了主動控制效果。最后，通過MATLAB計算機仿真分析，仿真結(jié)果表明，主動控制裝置改變了原結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼，通過主動控制算法設(shè)計最優(yōu)控制力能夠有效地減小結(jié)構(gòu)