【摘要】：國民經濟的發(fā)展促使我國高柔結構的蓬勃發(fā)展。為使強風作用下高柔結構的加速度和層間位移滿足相關規(guī)范要求，，一般需要提高結構的剛度，較大幅度地增加結構的造價。主動質量阻尼器（Active Mass Damper/Driver, AMD）是一種通過增加結構阻尼來滿足規(guī)范要求的有效途徑，其控制效果好、控制頻帶寬，且性價比相比較高。目前，有關AMD控制系統(tǒng)的研究較多，但實際工程應用卻并不多見，這主要是由于工程應用仍有較多問題，如被控結構數值模型的建立、全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)基于部分樓層加速度的狀態(tài)觀測器設計、系統(tǒng)時滯的影響情況及有效補償控制器設計等。本文針對上述問題主要開展了如下研究工作： 基于幾種常用模型減維方法的對比分析，結合高柔結構的特點選擇其中較適用的減維方法進行改進，并將從結構時域響應、頻率響應和系統(tǒng)極點分布等方面對比分析改進方法獲得的低維模型與原模型，最后基于上述低維模型設計低維AMD控制器，并以某實際高柔結構AMD控制系統(tǒng)數值模型和四層框架實驗模型為例進行驗證。 針對全狀態(tài)反饋AMD控制系統(tǒng)，基于系統(tǒng)狀態(tài)方程及模糊神經網絡分別設計以部分樓層加速度為輸入的系統(tǒng)全狀態(tài)觀測器，同樣以實際AMD控制系統(tǒng)數值模型及實驗模型進行驗證。最后以基于狀態(tài)方程的觀測器誤差為指標，通過數值模擬確定了某實際高柔結構中加速度傳感器的布置方案。 為減小反饋信號中噪聲對控制系統(tǒng)的影響及滿足AMD控制的實時性要求，基于Kalman濾波原理及線性矩陣不等式（LMI）理論設計基于LMI的Kalman實時濾波器，最后將以實際高柔結構數值模型及四層框架AMD實驗模型為例驗證該濾波器的有效性。 理論分析時滯對單自由度控制系統(tǒng)和多自由度控制系統(tǒng)極點位置、穩(wěn)定性的影響，并給出保證系統(tǒng)穩(wěn)定的最大時滯計算公式，基于該公式分析控制增益和被控結構參數對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響�；贏MD控制時滯對系統(tǒng)極點位置的影響情況及極點配置算法設計時滯補償控制器，并以某實際高柔結構AMD控制系統(tǒng)的數值模型及實驗系統(tǒng)為例進行驗證。 基于伺服電機輸入輸出關系式，建立AMD控制系統(tǒng)不計CSI效應、計低階CSI效應和計高階CSI效應時的數學模型，分析了CSI效應的影響機理及受結構參數的影響情況。針對CSI效應導致的系統(tǒng)時變時滯，設計H∞控制器以減小該效應對控制系統(tǒng)的影響。 基于期望慣性質量相對速度與行程間的函數關系式，推導由AMD行程實時計算反饋增益的公式，并以實際工程為例分析反饋增益離散時變或連續(xù)時變時AMD行程的受控情況。另外，以某四層框架AMD控制系統(tǒng)為例，簡要介紹實際AMD控制系統(tǒng)設計與實施的步驟與方法。
【圖文】：

課題研究內容框圖

京基100大廈
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU352.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 田石柱,李暄,歐進萍;結構主動控制系統(tǒng)時間滯后測量與補償方法[J];地震工程與工程振動;2000年04期

2 張宗平,劉貴忠,董恩清;基于二進小波變換的信號去噪[J];電子與信息學報;2001年11期

3 張春巍;歐進萍;;結構振動AMD控制系統(tǒng)主動控制力特征指標與分析[J];工程力學;2007年05期

4 韓淼;杜紅凱;李仙華;;基礎隔震層軟碰撞限位實驗研究[J];工程力學;2008年S1期

5 周岱;郭軍慧;周嵐;張夏萍;;空間結構風振控制系統(tǒng)時滯的神經網絡補償方法[J];工程力學;2009年05期

6 周岱;黃真;鄧麟勇;趙堯軍;;含時滯空間網格結構振動的動態(tài)矩陣預測控制[J];工程力學;2010年01期

7 金嶠,周晶;考慮控制延時的AMD對偏心結構離散變結構控制[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2005年06期

8 張紀剛;吳斌;歐進萍;;海洋平臺隔振結構限位器設計[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2009年10期

9 王穎;金志軍;;常用數字濾波算法[J];中國計量;2012年03期

10 俞一梅,吳淇泰,徐博侯;彈性結構控制中的減維方法[J];力學進展;1993年04期

相關博士學位論文 前2條

1 陳龍祥;結構振動的時滯反饋控制及其實驗研究[D];上海交通大學;2009年

2 寧響亮;結構振動控制的多目標優(yōu)化和智能模糊控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：2559679