结构主动变刚度.阻尼控制的理论与试验研究

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研究了高效被动阻尼控制的减震机理,建立了控制体系的运动方程,研究了控制装置参数之间的相互关系.高效被动阻尼控制相当于大大增加了普通耗能减震控制装置中阻尼器的数目,其经济性是很明显的.仿真分析表明,通过选择适当的放大系数,可以明显减小结构的位移反应,取得远远优于普通耗能减震控制的效果.设计制造出高效被动阻尼控制装置,并完成了高效被动阻尼控制体系有控与无控时的震动台对比试验.试验结果表明高效被动尼控制装置对于不同频谱特性、不同强度的地震动输入均具有较好的控制效果.分析了主动变刚度阻尼控制系统半主动控制的减震机理,建立了体系的运动方程.并针对该控制系统的特性提出了三种控制算法.其中瞬间时最优控制算法强调对受控结构各楼层位移与速度反应的控制;符号界限控制算法着眼于减小所设置楼层的层间位移,并通过设置反应筏值减少开关的切换次数;而预测瞬时最优控制算法考虑了对实际控制过程中的控制时滞进行有效补偿.将高效被动阻尼控制装置改装成主动变刚度阻尼控制系统,基于预测瞬时最优控制算法的开关制律编制了实时控制软件,并完成了主动变刚度阻尼控制体系半主动控制的模拟地震振动台试验,同时与阀门闭合时的被动刚度控制试验进行了对比.试验结果表明,主动变刚度阻尼控制是有效的.试验还验证了预测瞬时最优控制算法和控制软件的正确性与有效性.该章还编写了主动变刚度阻尼控制体系的计算机仿真程序与被动刚度控制的计算程序,并对试验结果进行了计算分析.在第六章中,分别基于油缸和杠杆的放大原理提出两种适用于两结构联系体系的高效被动阻尼控制装置,建立了两结构高效被动阻尼控制体系的运动方程,定义了结构的总体控制效果和两结构联系体系的控制效果.仿真分析表明,通过合理选择控制器的参数特别是放大系数,使阻尼器更加高效地工作,可以使两相邻的子结构同时取得比普通被动阻尼控制更好的控制效果.第七章为全文的结论.
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