結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的智能控制方法與試驗(yàn)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的發(fā)展很多都局限于對(duì)于線性結(jié)構(gòu)的研究，但是結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下將不可避免地進(jìn)入塑性階段，從而表現(xiàn)出非線性行為，因此研究結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制具有重要的理論與實(shí)際意義。本文著重研究了結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制的智能控制算法與模型試驗(yàn)，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1．針對(duì)設(shè)置層間控制器的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制問(wèn)題，結(jié)合滑?？刂坪妥赃m應(yīng)模糊控制算法各自的優(yōu)點(diǎn)，提出了結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的自適應(yīng)模糊滑?？刂扑惴ǎ⒉捎媚：到y(tǒng)來(lái)消除滑?？刂浦械亩墩瘳F(xiàn)象，根

2、據(jù)Lyapunov穩(wěn)定定理設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的模糊控制器和自適應(yīng)律。為了解決全狀態(tài)觀測(cè)問(wèn)題，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近能力，基于結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)模型設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器。通過(guò)在Benchmark結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)模型上的仿真驗(yàn)證了本文提出的智能算法的有效性，并進(jìn)行了魯棒性分析，結(jié)果表明：自適應(yīng)模糊滑?？刂瓶梢院芎玫乜刂平Y(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)，且具有比線性控制算法更好的魯棒性；同時(shí)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)器也能夠較好地觀測(cè)結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的全部狀態(tài)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)基

3、于自適應(yīng)模糊滑模控制算法的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)輸出控制。
　　2．分析了本文提出的自適應(yīng)模糊滑模主動(dòng)控制力的特點(diǎn)，得出其適合用半主動(dòng)控制算法實(shí)現(xiàn)的結(jié)論。通過(guò)選擇合適的半主動(dòng)控制算法，利用磁流變阻尼器來(lái)跟蹤和實(shí)現(xiàn)此主動(dòng)控制力。在Benchmark結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)模型上進(jìn)行了磁流變半主動(dòng)控制仿真分析，并對(duì)主動(dòng)控制力、半主動(dòng)控制力的特點(diǎn)和控制效果以及結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制系統(tǒng)耗能進(jìn)行了分析。同時(shí)采用遺傳算法對(duì)磁流變阻尼器的位置進(jìn)行了優(yōu)化，根據(jù)半主動(dòng)控制

4、算法的特點(diǎn)，提出了兩階段的優(yōu)化算法，并給出了20層Benchmark模型中磁流變阻尼器的最優(yōu)布置。同時(shí)針對(duì)作動(dòng)器故障問(wèn)題，采用動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)出現(xiàn)作動(dòng)器故障的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)模型，并基于此動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型提出了結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的容錯(cuò)控制算法。
　　3．針對(duì)設(shè)置AMD的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制問(wèn)題，根據(jù)AMD控制的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的模糊控制算法。為了解決AMD控制高層結(jié)構(gòu)時(shí)模糊輸入過(guò)多的問(wèn)題，采用基于二次型指標(biāo)的廣義模糊輸入，通過(guò)仿真驗(yàn)證了本

5、文所提出的控制算法的合理性和有效性。結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)AMD控制的目的及本質(zhì)進(jìn)行了較深入的分析，從而對(duì)AMD控制結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)提出了一些合理性的建議。最后，為了改善AMD對(duì)結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)控制可能放大層間響應(yīng)的問(wèn)題，采用AMD控制和層間阻尼器相結(jié)合的聯(lián)合控制方式得到了很好的控制效果。
　　4．利用壓電材料對(duì)考慮幾何非線性及模型不確定性的非線性梁進(jìn)行了振動(dòng)控制的試驗(yàn)研究，對(duì)于梁在大變形時(shí)產(chǎn)生的幾何非線性進(jìn)行了理論及試驗(yàn)研究和分析，并通過(guò)在

6、梁端附加質(zhì)量來(lái)模擬此結(jié)構(gòu)的質(zhì)量不確定性，然后對(duì)于不同的質(zhì)量不確定性，通過(guò)試驗(yàn)比較了一般的模糊控制與自適應(yīng)模糊滑?？刂频目刂菩Ч?，試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了自適應(yīng)模糊滑?？刂茖?duì)于非線性及模型不確定性有較好的控制作用。
　　5．為了解決結(jié)構(gòu)非線性控制試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目芍貜?fù)性問(wèn)題，提出并實(shí)現(xiàn)了利用旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器模擬結(jié)構(gòu)塑性鉸的方法，建立了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｍㄟ^(guò)控制此旋轉(zhuǎn)式磁流變阻尼器的輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的非線性行為，在各種不同的非線性行為