多层剪切型建筑结构抗震智能控制的研究（可复制毕业论文）.pdf

湖南大学
硕士学位论文
多层剪切型建筑结构抗震智能控制的研究
姓名:程荣怀
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:汪梦甫
20070412
多层剪切型建筑结构抗震智能控制的研究
摘要
控制算法、作动器以及作动器的设置位置都对结构的控制效果有着重要的影
响,因此,合适的控制算法、性能优良的作动器以及最优的设置位置一直是结构
控制领域的研究热点。本文在前人研究的基础上对结构的模糊控制算法、以及作
动器的位置优化算法进行了研究,并结合磁流变阻尼器、压电摩擦阻尼器对剪切
型结构以 Matlab 语言编制的程序进行了仿真分析,对影响控制效果的因素进行了
探讨。本文的研究内容可以分为以下四个部分:
第一部分在简要介绍模糊控制的基本原理的基础上,以一个三层剪切型结构
为例,结合主动拉索控制系统,探讨了模糊控制算法中参数对控制效果的影响;
并采用带有可调因子的模糊控制规则,对模糊控制算法进行了改进;对在模糊控
制算法与 LQR 控制算法下取得控制效果进行了比较,验证了模糊控制算法在结构
控制中的适用性;同时,也验证了主动拉索控制系统对结构层间位移控制的有效
性。
第二部分对磁流变阻尼器半主动控制系统进行了研究。采用模糊控制器对磁
流变阻尼器的输入电流进行了实时调节,并以 Matlab 语言编制的程序进行了仿真
分析,对不同电流施加方式所取得的控制效果进行了比较,结果表明在模糊控制
算法下磁流变液阻尼器对结构的层间位移有较好的控制,而对结构加速度放大作
用比较小;模糊控制优于离散式控制。
第三部分对压电摩擦阻尼器半主动控制系统进行了研究。采用模糊控制器对
压电陶瓷驱动器的输入电压进行了实时调节,并以 Matlab 语言编制的程序进行了
仿真分析,结果表明:压电摩擦阻尼器能对结构进行有效的控制。
第四部分以层间位移角最小为目标函数,采用改进的遗传算法对磁流变阻尼
器在结构中的设置位置进行了优化,并编制了相关程序,进行了仿真分析,结果
表明:磁流变阻尼器的最佳位置和数目均与地震激励有关,并不是设置数目越多,
控制效果越好;对优化布置和未优化的布置所取得的控制效果以及遗传算法和枚
举法的优化结果进行了比较,验证了位置优化的必要性和遗传的适用性。

关键词:磁流变阻尼器;压电摩擦阻尼器;主动拉索控制系统;优化布置; 遗传
算法;模糊控制;半主动控制;结构控制;
II
硕士学位论文
Abstract
A lot of factors, such as control algorithm, actuator and placement of actuator,
have important influence on control result of the structural seismic vibration,
therefore robust control algorithm suitable, good performance actuator and optimal
placement of actuator have been e the research focus in the structural control
field for a long time. In this thesis, fuzzy control method and optimal installation
method using ic algorithm(GA) are studied on the basis of research of the former
scholars. Simulations of the shear-bearing type structure installed with
orheological fluid damper(MRFD) or with piezoelectric friction damper(PFD)
are carried out by using the MATLAB piled by myself, the results of the
simulation are analyzed and some valuable conclusions are achieved. The research
contents can be divided into four parts:
In the first part, a shear-bearing type structure with the active guy cable s