基于混杂系统理论的斜拉桥桥塔及主梁控制方法研究

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1、万方数据硕士学位论文基于混杂系统理论的斜拉桥桥塔及主梁控制方法研究ResearchesofControlmethodofTowersandGirdersoftheCable．stayedBridgeBasedonHybridSystemTheory本文工作受2011年交通运输建设重大科技专项“特大型桥梁防灾减灾与安全控制技术"资助作者：陈小松导师：韩冰北京交通大学2014年6月戈刃迥方人L，，1≯万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用

2、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：矸一、钐导师签名：稚瓣签字日期：yI沪年占月加日签字日期：≯J垆年‘月W日万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士学位论文密级：公开基于混杂系统理论的斜拉桥桥塔及主梁控制方法研究ResearchesofControlmethodofTowersandGirdersoftheCable—stayedBridgeBasedonHybridSystemTheory作者姓名：陈小松导师姓名：韩冰学位类别：工学学号：11121

3、240职称：教授学位级别：硕士学科专业：桥梁与隧道工程研究方向：桥梁控制理论北京交通大学北尿父遗大字2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师韩冰教授的悉心指导下完成的，韩冰教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。不仅在学习、科研上，生活中韩老师也给与我足够的关心和爱护。在课题组他担当的不仅仅是导师的角色，更多的时候像一个家长，让我们的课题组有了家一样的温暖。另外，韩老师非常注重对我们为人处事的教育和培养，“要做事先做人”是他教予我最大的人生哲学。在此衷心地感谢三年来韩冰老师对我的关心和指导，他的教诲让我受益匪浅。文永奎老师对于我的科研工作和论文提出了许

4、多的宝贵意见，同时为我提供了很多宝贵的学习资料和科研成果，他严谨的科研态度和和蔼的为人给我很大的影响，在此表示衷心的感谢。感谢贾影老师为我的论文提出了宝贵意见。在论文的完成过程中，师弟阎武通给予我很大的帮助。建立模型、数值分析都在他的帮助下完成，同时他也为我的论文提出了很多宝贵的意见。在此，对他表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，余淑萍、李露露、陈中立、祁广星、张强等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，同时，生活中他们也给与我最多的关心，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人。感谢父母对我的养育之恩；感谢哥哥、嫂子对我生活上的关心和经济上的帮助。感谢他们的理解和支

5、持，使我没有后顾之忧，能够在学校专心完成学业。万方数据摘要摘要：斜拉桥属柔性结构体系，在风或地震作用下，其动力响应对结构安全的影响非常重要，通常会采取相应的控制措施。目前，针对特大型桥梁控制问题，有很多理论研究和工程应用，但对于多灾害的协同防御还缺乏深入的研究。本文论题来自2011年交通运输建设重大科技专项“特大型桥梁防灾减灾与安全控制技术”，其中，课题“基于混杂系统的特大型桥梁防灾减灾理论研究”作为一种新的理论探索，将混杂系统理论应用于桥梁系统的控制当中，旨在为我国己建或将要建设的桥梁提供新的灾害理论分析和控制优化技术。本文以斜拉桥构件一桥塔和主梁作为主要研究对象，探索混杂系统

6、理论的应用，为进一步研究桥梁系统的混杂控制打下基础。首先，在综述了结构振动控制以及混杂系统理论及应用现状的基础上，通过对混合逻辑动态模型(MLD)的相关介绍，探讨了结构的混杂特性，进行了结构混杂系统理论的适用性分析。其次，进行了施工状态下斜拉桥桥塔的风振MLD控制方法研究。建立桥塔模型，进行结构的自振特性分析及相关的动力响应分析，基于此设计控制方案，并根据MLD建模理论，进行桥塔．ATMD系统的MLD模型推导，最后，运用MATLAB软件编制程序进行数值模拟，分析桥塔的减振效果，并和传统的控制方法进行对比。再次，对地震荷载作用下成桥状态的桥塔及主梁进行了MLD控制方法研究。建立斜拉

7、桥模型并对其进行自振特性分析，分别针对桥塔和主梁进行相应的动力响应分析，综合以上分析结果设计控制方案并进行桥塔．ATMD和主梁．VDTMD系统的MLD模型推导，然后运用MATLAB软件模拟分析减振效果，并和传统的控制方法进行对比。最后，对比分析结果，得出结论：MLD对施工状态的桥塔风振控制以及地震荷载作用下成桥状态的桥塔和主梁减振都有一定的效果，且效果相对较好，介于传统主动控制和被动控制之间，验证了其应用的有效性和适用性，为进一步的研究奠定了基础。关键词：混杂系统；MLD；桥塔．