機敏混凝土結構的溫差、變形自調節(jié)控制系統研究.pdf

1、混凝土是土木工程中應用最廣泛的結構材料，重大工程結構的使用期長達幾十年、甚至上百年。但常見的混凝土工程結構往往處在環(huán)境、氣候較為惡劣的情況下，尤其是水工混凝土建筑物如混凝土壩等結構，溫度荷載是其主要荷載之一，溫度的正負交替會引起結構的不均勻變形、裂縫、凍融破壞、疲勞破壞等。另外，混凝土結構在長期的服役過程中，由于荷載的作用、徐變、結構內部溫差等多種因素的影響，存在結構變形，這種變形有時會影響結構的正常工作。因此，重大土木工程結構和基礎設

2、施的控制方法與技術已成為土木工程領域的重要研究課題。 以混凝土結構的溫差、變形自調節(jié)為目的，在分析了連續(xù)碳纖維混凝土疊層梁傳感和作動功能的基礎上，通過仿真和實驗的方法進行了機敏混凝土溫差、變形自調節(jié)控制系統的研究。本文的主要成果及創(chuàng)新之處如下： 1、采用一階慣性延遲環(huán)節(jié)擬合得到混凝土梁結構溫差自調節(jié)系統中被控對象的傳遞函數，分析得出影響其變化的主要因素是對流換熱系數的波動； 2、研究了機敏混凝土疊層梁電熱驅動的動

3、態(tài)響應，得出采用先以較大功率輸入，當溫差達到期望溫差附近時變換功率來維持的過程控制方式能較大地提高調節(jié)速度，但會因功率變換時間點的差異而出現不同程度的超調。 3、分別采用PID和模糊控制策略設計了溫差自調節(jié)控制器，，通過MATLAB仿真研究得出：PID方式具有更快的調節(jié)速度，但對系統參數變化較敏感，適合系統與外界對流交換較微弱，對流參數波動不大時的調節(jié)；模糊控制能夠適應系統參數在較大范圍內的變化，適合對流參數波動較大時的調節(jié)。