建筑结构振动控制中Bang-Bang控制算法的一点改进.pdf

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1、2013年4月■材目舞强规划与设计【文章编号]1673-0038I2012)011_0047-02建筑结构振动控制中Bang—Bang控制算法的一点改进李军(安徽现代建筑设计研究院安徽合肥230000)摘要：Bang—Bang控制算法做为一种经典控制策略，在应用半主动摩擦阻尼器对建筑结构进行振动控制中时，导致结构以发散的形式振动。本文提出一种改进的Bang—Bang控制策略，对抑制建筑结构中在摩擦阻尼器所在层的相对加速度响应方面得到明显的改进，很好地解决了Bang—Bang算法中存在的颤振问题。关键词：Bang—Bang控制算法；半主动摩擦阻尼器1引言Bang—Bang控制

2、算法做为一种经典的非线性控制算法，运用在半主动摩擦阻尼器对建筑结构进行振动控制中时，导致结构以发散的形式振动。本文引入一类能够对符号函数进行连续逼近的函数，对此算法进行了改进，有效地解决了应用经典Bang—Bang控制算法进行建筑结构减震时，引起结构颤振的问题。2Bang—Bang控制算法Bang-Bang控制方法以减小式(1)所示的性能指标为目标：J=}J．x’(t)Qx(t)ldts．t．Iu(OI≤u一(1)Q为对称的正定或半正定的加权矩阵，x①为状态向量。根据Pontryagln最大值原理，可得阻尼器的最优控制力为：ll①=一u。·sgnLHrX(t)】(2)H为控

3、制力作用位置矩阵，k(t)为下列微分方程的解：入①一A叭①一Qx①(3)由(2)式可见，最优控制力随}A(t)符号的变化在上下极限值切换。Bang-Bang控制方法具有充分发挥摩擦阻尼器性能的优点，但可能导致严重的时滞现象发生。为克服上述缺点，Wutt】圭黾出了次优Bang-Bang控制算法。具体可表述如下：V(】【)=xrSx(4)S为下列Lyapunov方程的解。ATS+SA=一Q(5)对上述Lyapunov函数进行微分运算，得：V()d=王丐x+x丐王(6)将建筑结构振动控制中的状态方程田代入式(6)，并忽略包含地震动E乏(t)的一项，得：V(x)=一x，oQx+2f

4、BlSx(7)其中[BI：10一。l∈R2一，【M】为结构的质量矩阵。其中2【⋯～⋯J∈泖，【M】为结构的质量矩阵。如果控制力的表达式如下：f(t)=-￡。·sgn[BTSx(t)】(8)则V(】【)最小。上述次优Bang—Bang控制算法是一种主动控制策略。由于阻尼器滑动摩擦力的方向总是与其所在楼层的层间运动速度相反，因此将次优Bang-Bang控制算法用于半主动摩擦阻尼器的控制，需根据阻尼器滑动的速度方向与B’sx①的符号关系进行如下修改：层间速度可表达为如下形式：v(t)=Dx“)(9)其中，D为：脏lo。1—100⋯O01一l0O⋯000⋯0l一1O00⋯01(10

5、)当鹏x“)与v(t)的符号相同时，驱动器输出最大正压力Nm。否则，不对驱动器不输入任何力。在运用半主动摩擦阻尼器时，需要对半主动摩擦阻尼器施加一定的预紧力，所以上述控制律可表达为：f(t)：f—l『。sgn[BTSx(t)]一IosgIltv(t)11‘uc--。V①

6、入如式(13)所示，以摩擦阻尼器所在楼层的相对速度响应为自变量的一类。连续函数，使摩擦阻尼器接触面上的正压力在预紧力与驱动器所能提供的最大力之间平滑切换来解决上述问题。其中B是调节正压力滑动面的参数，可根据地震动的特性和所要取得的控制效果加以确定。图1和图2分别为上述策略的示意图和参数B取不同值时tanh(B·v)的函数图。fq3，v)=tanh(IBv)f(13，l，)=erf(1ju)．47·规划与设计■弼蜀蒜崔2013年4月!皇詈詈!!!!!!!!!!!毫!!!皇!!!皇!!!圭!!!!!!!!皇!!!-!!!!!!!!!!薯!!!!皇竺!!!!!!!!暑!!=!苎!

7、!!!!!!!孽!皇!皇!苎!!!詈!!!!詈苎芒!!皇【文章编号]1673—003812012)011-0048-02浅析基于城市空问公共性的建筑界面设计程旭1郭光辉2(1．郑州市兰德园林设计有限公司河南省郑州市4500002．漯河市沙澧建筑设计有限公司河南省漯河市462000)摘要：中国城市文化具有多样性，这种多样性引来更多的人到城市生活，而城市建筑物的结构成为人们关注的焦点。现在许多建筑突破传统模式，在界面设计方面采用外部渗透到内部的方法，与城市里的公共空间形成一体化。公共空间和建筑空间相互补充，能够满足城市