基于智能理論斜拉橋EMD系統(tǒng)主動(dòng)控制研究.pdf

1、本文以國際橋梁界地震激勵(lì)振動(dòng)控制的EmersonMemorial斜拉橋Benchmark模型為研究對象，嘗試以電磁驅(qū)動(dòng)主動(dòng)質(zhì)量阻尼器(Electromagnet-drivedactivemassdamper，簡稱EMD)作為主動(dòng)控制裝置，運(yùn)用模糊邏輯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等多種智能理論，建立EMD主動(dòng)控制系統(tǒng)的智能模型;優(yōu)化EMD主動(dòng)控制裝置的系統(tǒng)參數(shù);對斜拉橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型動(dòng)力特性進(jìn)行非參數(shù)辨識(shí);設(shè)計(jì)若干控制指標(biāo)，比

2、較地震荷載作用下基于智能理論的斜拉橋結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果;以及對EMD系統(tǒng)線圈輸入電壓的在線控制進(jìn)行了研究。 主要研究成果如下： 1)利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的非線性處理能力，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及驗(yàn)證數(shù)據(jù)，對電磁驅(qū)動(dòng)AMD振動(dòng)控制系統(tǒng)建模，建立更為寬泛的條件下系統(tǒng)輸入輸出變量之間的關(guān)系，從而有效改善現(xiàn)有力電關(guān)系模型的計(jì)算效果。 2)利用遺傳算法理論的非線性尋優(yōu)能力，針對電磁驅(qū)動(dòng)主動(dòng)質(zhì)量阻尼器的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題，以控制

3、效果一定時(shí)作動(dòng)器作功最小為目標(biāo)函數(shù)，找出斜拉橋EMD控制系統(tǒng)在地震荷載作用下的最優(yōu)控制器參數(shù)。 3)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的自學(xué)習(xí)、非線性逼近能力，建立橋梁結(jié)構(gòu)非參數(shù)系統(tǒng)辨識(shí)模型，可以辨識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的非線性特性，真實(shí)反映橋梁結(jié)構(gòu)在無控及有控條件下的動(dòng)力特性，通過對EmersonMemorial斜拉橋仿真實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。 4)建立斜拉橋EMD系統(tǒng)的力電計(jì)算模型，根據(jù)大跨橋梁抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提出基于遺傳-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的斜

4、拉橋EMD系統(tǒng)輸入電壓的在線控制方法，由傳感器采集到的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信號(hào)和外界地震激勵(lì)信號(hào)瞬時(shí)做出系統(tǒng)輸入電壓選擇，解決傳統(tǒng)振動(dòng)控制計(jì)算量繁重、運(yùn)行慢導(dǎo)致時(shí)滯等問題，實(shí)現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)在線較為精確的振動(dòng)控制。 5)利用模糊邏輯推理理論易于形成專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，有較強(qiáng)魯棒性，簡單實(shí)用的特性，對斜拉橋EMD系統(tǒng)實(shí)施智能主動(dòng)控制，使得橋梁結(jié)構(gòu)能夠在每一時(shí)刻根據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和所受外荷載情況選擇最優(yōu)主動(dòng)控制力，并通過EMD控制裝置施加到結(jié)構(gòu)中，達(dá)到減小結(jié)