建筑结构非线性振动控制的研究

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1、犬裡－大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位ｉ２文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ建筑结构非线性振动控制的研究、防灾减灾工程及防护工程；，＾科去丨丨作者姓名１＿＆霍林生副教授指导教师２０１５年６月８日答辩日期硕士学位论文建筑结构非线性振动控制的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＮｏｎｌｉｎｅａｒＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ作者姓名：赵撞专业（工程领域）：

2、防灾减灾工程及防护工程学号：２１２０６０７８指导教师：霍林生副教授完成日期：２０１４年５月ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ建筑结构非线性振动控制的研宄大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文

3、中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：钟＋作者签名：圣，日期：＞ｒ年／月日ｆ１大连羾大学硕士学位论文摘要土木工程结构的主动和半主动控制器在设计过程中，需依赖精确的数学模型。然而对于大型土木工程结构，且在，其质量、刚度、阻尼均无法精确确定强震激励下，结构构件会产生屈服进入非线性。综上原因，基于名义线性系统设计的控制器必然存在诸多问题。如何在原有线性控制算法的基础上，，考虑非线性和参数摄动对控制效果的影响是目前的研宄热点。本文针对非线性

4、和参数摄动结构的振动控制问题展开研究，主要内容如下：（１）针对经典线性最优（ＬＱＲ）控制算法中权矩阵系数ｇ和ｉ？难以确定的问题，利用遗传算法对２和及进行了优化分析。定义了遗传算法中的目标函数，得到了ＬＱＲ控制器中０和及的全局最优解。并以框架结构为例，验证了通过遗传优化得到的ＬＱＲ控制器对线弹性结构层间位移和加速度良好的减震效果。（２）基于钢筋混凝土三线型刚度退化模型，分析了结构的塑性特性。利用（１）中设计的ＬＱＲ控制器对弹塑性结构进行控制，结果表明，在罕遇地震作用下，基于线性模型设计的ＬＱＲ控制

5、器并不完全适用于非线性结构。＇（３）为使传统控制算法更适应于非线性结构的振动控制提出将模糊控制器和，ＬＱＲ控制器联合应用，共同控制弹塑性结构。对比分析了不同控制条件下线性模型和弹塑性模型的时程曲线，结果表明：罕遇地震下，模糊控制器弥补了结构参数非线性对振动控制产生的影响，提高了减震率，由于结；多遇地震下构参数没有进入非线性阶段，此时模糊控制器不发挥作用。（４）探究了非线性鲁棒控制算法，在理论推导的基础上，提出了利用非线性鲁棒控制算法和ＬＱＲ控制算法联合设计控制器的方法，并对参数摄动的弹塑性框架结构进

6、行了控制分析。结果表明，，非线性鲁棒控制算法的引入可同时解决结构非线性和参数摄动对ＬＱＲ控制算法的影响，，提高了减震率。此外非线性鲁棒控制器在多遇地震下不发挥作用一，进步说明了本文所提控制算法的准确性和有效性。关键词：非线性ＬＱＲ控制算法模糊控制算法非线性鲁棒控制算法减震率；；；；－－Ｉ‘建筑结构非线性振动控制的研宄ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＮｏｎｌｉｎｅａｒＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｃｔ－ｔｌｉ

7、ｔｔｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｉｖｅａｎｄｓｅｍｉａｃｉｖｅｃｏｎｔｒｏｏｆｃｉｖｉｌｅｎｉｎｅｅｒｎｓｒｕｃｕｒｅｓｒｅｌｙｇｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍａｓｓ，ｓｔｉｆｆｉｉｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆ－ｌａｒｇｅｓｃａｌｅｃｉｖｉｌｅｎｉｎｅｅｒｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃａｎｎｏｔｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒｔｈｅｇｇ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｏ

8、ｎｅｎｔｓｃａｎｉｅｌｄａｎｄｅｔｉｎｔｏｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｈａｓｅｕｎｄｅｒｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄ．Ｉｎｅｖｉｔａｂｌｐｙｇｐｙ，ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｄｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｗｈｉｃｈ