张江力振动控制论文

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1、《结构振动控制》课程论文高层结构振动控制浅探学生姓名：张江力学院：土木工程学院专业：结构工程学号：200816021432009年8月30日高层结构振动控制浅探摘要：屮国是世界上地震灾害严重的国家。而512汶川人地震的发生，使我们对结构的抗震设讣有了更深切的关注。土木工程结构振动控制可以有效减轻结构在风、地震等动力作用卜•的反应和损伤累积，是防灾减灾的有效方法。开展诸如模糊控制和神经网络控制等智能控制町以冇效地解决高层建筑结构控制领域中不确定系统的控制问题，达到对系统的授优控制。关键词：高层建筑结构震动控制模糊控制神经网络隔震减震1•高层结构抗震性能研究的背景和重要性高层建筑是指十层及十层以

2、上的住宅和25m高度左右以上的建筑。近年來伴随着国民经济的快速发展，城市化水平不断提高，建筑体量规模越來越人。由于建筑用地因素的制约，H轻质高强材料的不断创新，抗风抗農结构体系的不断完善，新的设计理论与计算机在设计中的应用，施工技术与施工机械等方面都取得了较大的进步，因而促使高层建筑得到大规模的迅速发展。然而伴随着当代多高层建筑的不断发展，各种各样的设计技术问题也在不断地显现出来，并且严重影响建筑结构的使用寿命。口前，高层建筑和高耸结构正向着日益增高和高强轻质的方向发展，导致结构的刚度和阻尼的降低。因而，地震对结构的破坏也在加大，加强其抗震性能仍是当前研究的主要课题。在地震和风的作用下，土木

3、工程结构受到外部传来的荷载而产生振动，对工程结构木身來说，这些振动是非常有害的，它会缩短结构的寿命，英至使结构产生破坏，使居住者产生不舒适感，增加维护的工作量，增加建筑投资等。因此，必须有效的抑制或减小这些振动，以确保结构的安全性、使用性、和舒适性的要求，就需要对结构振动进行有效的控制。1.结构振动控制理论结构振动控制是70年代发展起来的一门学科，他对结构的动力反应和动力不稳定性等振动现象加以控制，使其在规定的范围内工作。它可以降低结构的重量,改善结构力学性能，提高结构承载能力和可靠度。按照被控系统是否冇外部能源输入，结构振动控制可分为被动控制、圭动控制、混合控制和半圭动控制四利I;从研究和

4、应用上大体乂可分为基础隔震、结构被动耗能减震、结构主动•半主动控制和结构智能控制。结构智能控制包括采用智能装置和智能控制算法两种。釆用诸如模糊控制和神经网络控制等智能控制算法为标志的结构智能控制，不像主动控制那样需要精确的结构模型，而是采用智能控制算法來确定输入信号或输出反馈与控制增益的关系。模糊算法主要通过状态输出和控制输入的模糊控制规律来实现系统的调节和控制。模糊理论是由著名控制论学者Zadeh在1965年的一篇名为“模糊集合”的文章中创立的。上世纪70年代继续发展，到80年代出现大规模应用。模糊控制作为控制理论的一个重要分支可将人类的主观经验和直觉纳入控制系统，为解决不易或无法建模的复

5、杂系统控制问题提供了有力的手段。它的基木口的是从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统，以实现预定的目标。目前模糊控制应用在结构控制屮已初见成效。1999年，Michael等人在桥梁结构的半主动隔震方案中，应用模糊算法控制主动阻尼器，取得了良好的控制效果。2002年，王刚和欧进萍针对1:10的导管架式海洋平台结构模型，采用磁流变阻尼控制装置，实现了结构振动模糊控制的地震模拟振动台试验。神经网络是利用物理器件来模拟牛物神经网络的某些结构和功能，其基础在于神经元。大量的形式相同的神经元一起构成了神经网络，它是一个高度非线性动力学系统，可以表达实际物理世界的各种现象。神经网络模型就是以神经元的

6、数学模型为基础來描述的。在结构控制的研究课题中，地震波的随机性使系统带有不确定性。利用神经网络的学习能力，使得它在对不确定性系统的控制过程屮口动学习系统的特性。从而自动适应系统随时间的特性变界，从而可以达到对系统的最优控制。在神经网络控制器进行具体设计时，可以采用改进的BP神经网络，提高网络训练的速度和精度。随着城市建设的发展和节约用地的需要，带裙房的高层建筑现在是我国的一种广泛采用的建筑形式。如何提高带裙房高层建筑的抗震性能已经成为亟待解决的热点问题之一。带裙房高层结构控制系统是在主楼和裙房之间安装了磁流变阻尼器，即MR阻尼器作为系统的作动器。MR变阻尼器是利用近年來出现的智能材料…-磁流

7、变液的一些特殊特性实现对结构施加不同控制以达到控制的效果。在磁场作用下，磁流变液可以在毫秒级的吋间内快速地由流动性良好的牛顿流体转变为高黏度、低流动性的bingham塑性固体。同时，这一过程乂是可逆的，在撤去磁场后马上又恢复流动性。这种转换使得材料的流变性、磁化性、导电性、传热性，以及其它的机械性能和物理学性能都发生显著的改变。液体和固体的转换是可逆的，可控的，并且这种转换的能量消耗低、温度稳定、安全可靠。使