三維建筑結構控制器優(yōu)化設計.pdf

1、目前，振動控制技術在土木工程中的運用正在蓬勃發(fā)展，許多新型控制體系和控制裝置出現(xiàn)。振動控制技術在土木工程中運用，也產生了許多新的研究領域，控制器優(yōu)化設計問題便其中之一。控制器優(yōu)化設計一般包括兩個方面：一是被動控制器相關參數(shù)的優(yōu)化或主動控制器最優(yōu)控制律的選?。欢强刂破鲾?shù)目和安裝位置優(yōu)化。本文在以往研究的基礎上，基于結構在頻域內的響應，從能量的角度出發(fā)，對雙向水平地震作用下三維結構控制體系的被動控制器的優(yōu)化設計問題進行了研究，主要完成工作

2、如下： (1)三維結構控制系統(tǒng)阻尼器優(yōu)化設計。首先建立三維實體結構動力學模型，采用與時域相對應的控制器性能指標J和△J，根據(jù)這一指標對被動控制器數(shù)目和安裝位置進行優(yōu)化，采用模式模式搜索法優(yōu)化得到的阻尼器的參數(shù)，算例表明在雙向水平地震作用下，建筑結構的兩個側向位移能得到有效控制。本文通過對雙向水平地震作用下的樓層反應譜的研究，經優(yōu)化設計后的阻尼器能有效削減振子(設備)的加速度反應譜峰值，從另一方面驗證了本文提出的阻尼器設計方法的正

3、確性；采用基于二次型性能指標的阻尼器安裝位置優(yōu)化方法，以控制器撤除時的系統(tǒng)最優(yōu)控制性能指標增量作為控制器對系統(tǒng)最優(yōu)控制的貢獻，并用做確定經濟的控制器數(shù)量和最優(yōu)控制器位置的定量分析準則，數(shù)值分析表明，本文提出的控制器數(shù)量、位置和參數(shù)優(yōu)化方法不僅易于實現(xiàn)，而且甚為)有效。 (2三維結構控制系統(tǒng)調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper)優(yōu)化設計。首先建立三維控制體系在雙向水平地震作用下的聯(lián)合動力學方程，采用單純形法優(yōu)化目標函

4、數(shù)J，得出雙向TMD的最優(yōu)剛度和最優(yōu)阻尼，算例雙向TMD控制體系能夠對結構的側向位移和扭轉響應產生良好的控制效果。為了與雙向TMD控制系統(tǒng)進行比較，本文在結構頂層沿水平地震作用方向各安置一個TMD，采用模式搜索法進行優(yōu)化設計，算例表明安裝兩個TMD比雙向TMD能更好的控制結構的扭轉響應。最后提出了一個新的性能指標J1，即以控制結構中的某兩層的的響應，數(shù)值算例表明了不僅對指定兩層的響應有良好的控制，還對其他樓層的響應同樣有很好的控制效果，