高層建筑地震響應(yīng)的ITMD控制.pdf

1、隨著科學(xué)的進(jìn)步和建筑技術(shù)水平的發(fā)展,我國(guó)高層建筑的建設(shè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但是由于我國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家,長(zhǎng)期的地震災(zāi)害給國(guó)家和人民造成了巨大的損失,這在一定程度上也限制了高層建筑的發(fā)展.采用現(xiàn)代控制理論對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進(jìn)行控制是目前減小地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的有效途徑,經(jīng)典的TMD等被動(dòng)控制裝置、AMD等主動(dòng)控制裝置在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性方面都有其不足,為了彌補(bǔ)這兩類控制裝置的不足,本文提出了新型半主動(dòng)控制裝置——ITMD,該裝置兼有被動(dòng)控制

2、系統(tǒng)和主動(dòng)控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景.本文分析了TMD對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)控制的不足,介紹了磁流變阻尼器的工作原理,闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)控制的整體思路,在此基礎(chǔ)之上提出了將MR阻尼器來替代TMD中的阻尼器組成ITMD控制系統(tǒng),以進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的控制.本文通過對(duì)ITMD控制系統(tǒng)狀態(tài)方程的理論分析,分別引入了線性系統(tǒng)的紐馬克(Newmark)β法和分步積分法來求解結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)方程.通過借鑒以往的控制策略提出

3、了適合于ITMD本身的改進(jìn)的半主動(dòng)控制策略,并對(duì)各種控制策略進(jìn)行了仿真模擬的對(duì)比分析.文中通過對(duì)哈密爾頓-龐特亞金方程的推導(dǎo)分析了最優(yōu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理,分別對(duì)瞬時(shí)最優(yōu)控制算法和線性二次型最優(yōu)控制算法進(jìn)行了對(duì)比分析,并對(duì)不同的控制算法進(jìn)行了數(shù)值模擬.為了解決傳感器和作動(dòng)器的位置優(yōu)化問題,文中針對(duì)給定數(shù)目的控制裝置進(jìn)行了位置最優(yōu)化的推導(dǎo),得出了傳感器和作動(dòng)器的位置優(yōu)化公式.最后本文綜合分析了半主動(dòng)控制系統(tǒng)中普遍存在的時(shí)滯問題,初步提出了控