鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)是鐵路交通中的重要設(shè)施,其對當(dāng)前愈加嚴(yán)峻的運(yùn)輸形勢起著不可替代的緩解作用。然而,在各種不利激勵作用下,鐵路鋼橋的振動與疲勞壽命問題日益突出,并因此影響到了其安全性和耐久性。因此,有必要采取理論成熟且減振效果優(yōu)良的主動控制以抑制振動的響應(yīng),但是鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)構(gòu)件粗大、自由度多的特點(diǎn)造成的不確定性導(dǎo)致大多數(shù)主動控制算法對鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)的減振效果并不理想,相對而言,魯棒控制算法能夠有效處理以上不確定性,然而一般的魯棒主動控制算法都需要結(jié)構(gòu)全狀態(tài)反饋,在鋼橋結(jié)構(gòu)全自由度上布置傳感器花費(fèi)巨大且不切實(shí)際。所以,尋求有效的方法將魯棒控制算法應(yīng)用于鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)的減振中非常必要。針對以上存在的兩個問題,本文提出利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及粒子群優(yōu)化兩種智能算法預(yù)測結(jié)構(gòu)的全狀態(tài)響應(yīng),進(jìn)而采用魯棒H_∞算法進(jìn)行振動控制的研究,并在某鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了應(yīng)用,本研究主要內(nèi)容包含以下幾個方面:（1）針對鐵路鋼橋標(biāo)稱系統(tǒng)的振動問題,引入具有魯棒穩(wěn)定性的線性狀態(tài)H_∞反饋控制方法,以該算法為理論基礎(chǔ),在提出不確定性參數(shù)的具體表達(dá)方式后,分析與推導(dǎo)出魯棒H_∞

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

倒塌的Hintze-Ribeiro大橋

著不可預(yù)測的損傷與破壞，其結(jié)果是我們?nèi)祟惖纳c財(cái)產(chǎn)安全等切身利益會受到強(qiáng)有力的侵害甚至剝奪。作為土木工程結(jié)構(gòu)中的一種常見形式，鐵路鋼橋?qū)τ诋?dāng)前日益嚴(yán)峻的運(yùn)輸形勢起著至關(guān)重要的作用，在我國鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中其承擔(dān)著交通樞紐的任務(wù)與角色，在各種不利自然激勵作用以及大軸重和高速度的列車荷載作用下，鋼橋結(jié)構(gòu)的振動與疲勞問題逐漸顯著，其影響的不僅僅是旅客和貨物的安全性與完備性，更是對整個沿線的國民安全和經(jīng)濟(jì)利益構(gòu)成了強(qiáng)有力的威脅。圖 1-1 所示的葡萄牙 Hintze-Ribeiro 大橋因?yàn)槠诘顾斐闪?59 人死亡，圖 1-2 中韓國圣水大橋因?yàn)檐囕d超限導(dǎo)致橋梁成段垮塌，并因此造成 33 人死亡、17 人受傷。可以看出，對于一般的鋼橋結(jié)構(gòu)而言，因?yàn)槠诤驼駝釉蛟斐傻娜藛T傷亡和經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了非常慘重的程度，設(shè)想在國民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸中占有重要地位的鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)如若在承受這些不良因素而發(fā)生倒塌后，其最終的代價(jià)將不可估量，所以如何保證鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)在不利作用下的安全性與耐久性以發(fā)揮其在交通運(yùn)輸中的地位及作用至關(guān)重要。

圖 1-3 設(shè)置 AMD 的日本成和大廈 圖 1-4 設(shè)置 AMD 的南京電視塔然而，相比于一般土木工程結(jié)構(gòu)，鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)由于其粗大、自由度較多特點(diǎn)使得該種結(jié)構(gòu)構(gòu)件物理參數(shù)具有不確定性以及易變性，且在橋梁結(jié)構(gòu)的理參數(shù)產(chǎn)生改變的情況下一般會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自身振動響應(yīng)的加強(qiáng)，而大多數(shù)主控制算法在應(yīng)對物理參數(shù)變化的結(jié)構(gòu)，其振動控制的效果并不理想。此外，于阻尼器實(shí)際性能及時滯等不確定性因素的影響，會進(jìn)一步減弱主動控制的果。相對而言，魯棒控制算法能夠有效處理以上的不確定性，在面對物理參及控制力均發(fā)生變化的鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)其承受列車荷載及地震激勵時，與般主動控制算法相比魯棒控制能夠更好地保證振動控制的效果。因此，研究結(jié)構(gòu)參數(shù)和主動控制力不確定性具有較好抑制作用的魯棒控制橋梁結(jié)構(gòu)算法有重要意義。另外，主動控制技術(shù)一般需要結(jié)構(gòu)的全狀態(tài)反饋得以實(shí)現(xiàn)，作為主動算法重要組成部分，一般魯棒控制算法對于結(jié)構(gòu)全狀態(tài)的需求也是必不可少的，而實(shí)際工程中的鐵路鋼橋結(jié)構(gòu)其自由度都比較多，在結(jié)構(gòu)全部自由度上布置

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)敏約束層阻尼H∞混合靈敏度控制研究[J]. 王攀,廖海辰,鄧兆祥,魯俊,王正亞.  振動與沖擊. 2016(23)
[2]偏心結(jié)構(gòu)基于LMI的魯棒H∞控制[J]. 李志軍,劉園園,王社良,顧致平.  振動.測試與診斷. 2014(05)
[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)振動智能主動容錯控制算法研究[J]. 雷永勤,杜永峰.  振動與沖擊. 2014(13)
[4]基于狀態(tài)觀測器的帶分布參數(shù)體系地震響應(yīng)控制[J]. 劉彥輝,杜永峰,周福霖,譚平,閆維明.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(05)
[5]基于狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)振動預(yù)測控制[J]. 劉彥輝,譚平,周福霖,杜永峰,閆維明.  沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(04)
[6]斜拉橋-EMD系統(tǒng)智能模型及控制仿真研究[J]. 何敏,王建國.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2010(07)
[7]不確定性AMD系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計(jì)研究[J]. 霍林生,李宏男,宋鋼兵.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(09)
[8]均勻設(shè)計(jì)在粒子群算法參數(shù)設(shè)定中的應(yīng)用[J]. 江善和,王其申,江巨浪.  控制工程. 2010(02)
[9]漂浮型斜拉橋主梁列車制動響應(yīng)的魯棒控制[J]. 劉嘉,瞿偉廉,涂建維.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(11)
[10]具有狀態(tài)觀測器的魯棒重復(fù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 周蘭,吳敏,佘錦華,何勇.  控制理論與應(yīng)用. 2009(09)

博士論文
[1]高層建筑結(jié)構(gòu)智能振動控制與優(yōu)化研究[D]. 童少偉.西南交通大學(xué) 2016
[2]大跨度橋梁顫振及渦激振動主動控制[D]. 喻梅.西南交通大學(xué) 2013

碩士論文
[1]AMD控制系統(tǒng)狀態(tài)構(gòu)建與魯棒控制器設(shè)計(jì)[D]. 陳朝駿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]鐵路鋼橋節(jié)點(diǎn)焊縫區(qū)域疲勞壽命評估與延壽控制的研究[D]. 張潤昌.武漢理工大學(xué) 2015
[3]基于MRE減震結(jié)構(gòu)的智能控制算法研究[D]. 劉苗苗.南京理工大學(xué) 2015
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)振動預(yù)測控制研究[D]. 韓亞偉.天津大學(xué) 2003



本文編號：3254677