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振动控制作为一种全新、积极主动的土木工程结构振动响应控制方法,经过几十年的发展,已经成为结构减小地震和风振响应的一种非常有效的控制方法。基于主动质量阻尼(AMD)装置的主动控制作为建筑结构振动控制主要方法之一,具有控制效果好、作动器少、调谐范围宽等优点。主动控制算法通常要求建立精确的结构振动模型,而不需要精确的数学模型、调节简单、易于实现的模糊控制,成为目前结构振动控制研究的热点。
本文主要研究基于AMD控制装置的多高层建筑结构地震响应模糊控制。主要工作内容如下:
1)将动态模糊神经网络算法引入到建筑结构振动控制中,实现了建筑结构振动模糊建模和规则获取。对顶层设置AMD系统的五层模型结构,根据模糊控制器输入的不同,设计了三种模糊控制器,并进行控制仿真分析。仿真结果表明,动态模糊神经网络算法解决了结构振动模糊建模和规则获取困难的问题,特别是多输入情况下模糊建模和规则获取的问题;基于动态模糊神经网络的模糊控制,对五层模型结构的地震响应峰值具有很好的控制效果,所设计的模糊控制器对地震输入和结构参数变化具有较好的鲁棒性。
2)将滑模控制与动态模糊神经网络相结合,提出了基于动态模糊神经网络的模糊滑模控制方法。考虑全状态反馈和部分状态反馈条件下,分别对五层模型结构进行基于动态模糊神经网络的AMD模糊滑模控制的仿真分析。仿真结果表明,基于动态模糊神经网络的模糊滑模控制,对五层模型结构的地震响应峰值具有很好的控制效果,所设计的全状态反馈和部分状态反馈两种模糊滑模控制器对地震输入和结构参数变化具有较好的鲁棒性。模糊滑模控制简化了模糊控制系统结构的复杂性,使控制输入始终保持在低维状态,非常适于建筑结构振动控制。
3)研究了基于动态模糊神经网络的高层建筑模型结构AMD模糊控制,设计了一个二输入和两个四输入模糊控制器,并进行振动控制仿真。仿真研究表明,动态模糊神经网络算法解决了高层建筑结构模糊控制中模糊建模和规则获取困难的问题,在规则较少的条件下就可以获得较好的控制效果,而且对地震输入和结构参数变化具有一定的鲁棒性;相比二输入模糊控制器,多输入模糊控制器对结构地震反应峰值的控制效果更好,更适合用于高层建筑结构的振动控制。
4)研究了基于动态模糊神经网络的高层建筑模型结构AMD模糊滑模控制,分别设计了全状态反馈和部分状态反馈模糊控制器,并进行振动控制仿真。仿真研究表明,基于动态模糊神经网络的模糊滑模控制,简化了高层建筑结构振动模糊控制系统结构的复杂性,对结构反应峰值控制效果较好,对地震激励和结构参数的变化具有较好的鲁棒性。