基于AFCA的铁路桥梁光致伸缩驱动器半主动控制

为解决隔震桥梁在震后的梁体及支座位移过大的问题,采用光致伸缩驱动器（PA）为控制设备,基于Lyapunov稳定性理论设计了自适应模糊控制算法（AFCA）,结合限幅最优控制算法（COCA）编制了符合PA的AFCA/COCA半主动控制算法的Matlab程序,利用程序对未隔震和LRB隔震桥梁分别进行了半主动、主动控制分析. 分析结果表明:AFCA/COCA的半主动控制策略及AFCA主动控制策略均能有效抑制未隔震和隔震桥梁的地震响应;均可有效解决隔震桥梁的梁体及支座位移过大的问题;其控制力曲线非常吻合,所施加于PA的上（左）、下（右）表面的控制光照强度均在容许范围内.      

MRD与LRB相混合的结构振动控制

磁流变阻尼器(MRD)利用磁流变液提供可控性是当今最有前途的半主动控制装置,附加MRD是铅芯橡胶垫(LRB)隔震结构的发展方向.因此提出3种MRD与LRB隔震混合方案,建立了MRD与LRB隔震混合结构的动力分析模型,推导出运动微分方程,对其进行时程反应分析.以7层框架结构为例,采用瞬时最优控制算法分别对3种混合方案进行地震反应分析,与LRB隔震结构进行比较,各混合方案的各种地震反应均明显得到更好地控制,而混合方案3的控制效果最显著.     

对跨海桥梁震浪响应的半主动控制策略

建立了桥梁震浪响应的磁流变液阻尼器(MRD)控制方程,首先将MRD在下一时刻的出力预测值作为半主动控制系统的限界约束,并构造适合MRD的剪切型最优(CO)半主动控制目标函数;然后基于精细积分法把MRD半主动控制策略等效为一列在附加限界约束内使目标函数取最小值的方程组;最后利用可靠区理论求解方程组得到MRD的半主动控制力.以一座三跨跨海公路连续梁桥为工程背景,分别对其在未控制、TRIO半主动控制、CO半主动控制和线性二次型最优(LQR)主动控制下的各评价指标进行了数值计算.结果表明:提出的TRIO半主动控制策略在降低桥梁震浪响应方面比传统的CO半主动控制的效果显著;TRIO半主动控制的MRD控制力峰值逼近LQR主动控制的,对外界能源的利用率比LQR策略的要高得多.     

拟负刚度隔震Benchmark模型减震效果及适应性

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2/LQG主动控制、H2/LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.     

双曲面球型减隔震支座的竖向位移分析

介绍了双曲面球型减隔震支座的构造特点和工作机理,表明其能够满足减隔震支座的三个基本要求,并具有结构简单、抗震性能稳定可靠的优点.分析了在地震作用下该支座产生竖向位移的原因和影响因素,并通过试验验证了理论分析的结果.通过对一个2跨连续梁桥算例的非线性时程反应分析,表明此竖向位移对梁体的响应不会有很严重的影响,该支座完全可以满足连续梁桥的减隔震要求.     

强震下智能隔震支座研制及恢复力分析

为减小强地震对建筑破坏带来的损失,隔震装置就显得尤为重要,目前比较好的结构控制法之一是结构半主动控制.本文用形状记忆合金(SMA)和叠层橡胶支座以及温感控制器三者结合研制在强震下以半主动控制的方式的智能隔震支座,分析并研究了半主动控制的智能隔震支座的工作过程以及工作原理,用结构动力学分析法写出了运动方程,用MATLAB编程计算拟合实验数据.分析结果表明:叠层橡胶支座、SMA复合支座以及半主动智能隔震支座均具有较好的隔震效果;半主动智能隔震支座的隔震效果明显比叠层橡胶支座和SMA复合支座隔震效果要好,尤其是在强震下会表现的更加突出.这为结构振动控制控的隔震设计以及工程实际应用提供微薄的理论基础.     

一种抑制铁路桥梁地震反应的半主动控制新策略

为了有效降低桥梁在震后出现的较大梁体及支座位移,提出变论域自适应模糊分散(VAFD)控制策略。首先设计出可以调节模糊控制策略的输入和输出变量论域的变论域自适应模糊(VAF)主动控制器;然后将改进的剪切最优(MCO)半主动控制算法整合到VAF控制器中,并结合分散控制策略设计出VAFD/MCO半主动控制器;最后以一座铅芯橡胶支座隔震铁路桥梁为算例,分别对其在无控制、Passive-on、VAFD/MCO、AFD/MCO和VAFG/MCO控制下的评价指标进行仿真计算。结果表明:VAFD/MCO策略的减震效果比Passive-on、AFD/MCO及VAFG/MCO策略的好;VAFD/MCO策略不占用计算资源,可用于实时振动控制。     

基于SMA复合橡胶支座的桥梁隔震

针对结构减震、隔震问题,提出了一种基于SMA复合橡胶支座的智能隔震系统,应用SMA复合橡胶支座对一受代表3种场地频率地震波激励的多跨简支桥的标准跨桥梁进行了时程分析,并与应用普通橡胶支座的桥梁进行了减震、隔震效果的比较．结果表明,应用SMA复合橡胶支座隔震,不仅能取得更为显著的减震、隔震效果,而且能使地震后隔震桥梁的梁体得以复位,从而验证了SMA复合橡胶支座在桥梁隔震中的有效性、智能性和自恢复能力．     

设置双向隔震支座铁路桥梁的耦合振动响应

利用有限元软件ANSYS建立了一座三跨隔震桥梁三维模型,并利用Matlab编制双向隔震铁路桥梁和列车组成的车桥系统耦合振动分析程序,研究了铅芯橡胶双向隔震铁路桥梁在列车荷载作用下的动力性能.分析结果表明:隔震桥梁在横桥向的隔震周期越大,桥梁梁体在列车荷载作用下横桥向位移越大,而扭转角和竖向位移变化不明显;桥梁横桥向的隔震周期较大时,支座阻尼对列车作用引起的桥梁梁体横桥向水平振动的衰减作用更加明显;随着桥梁横桥向隔震周期的增大,车体横摆、侧滚振动位移响应显著;隔震支座阻尼对车体横摆、侧滚位移响应有一定的衰减作用;横桥向的隔震周期和隔震阻尼比的不同对车体摇头、沉浮和点头位移响应影响较小.     

双向隔震铁路桥梁与列车的耦合振动响应研究

为了研究铅芯橡胶双向隔震铁路桥梁在列车荷载作用下的动力性能,本文首先建立一座三跨隔震桥梁三维模型,然后对双向隔震铁路桥梁和列车组成的车桥系统耦合振动进行分析,研究其机理.结果表明,隔震桥梁在横桥向的隔震周期越大,桥梁梁体在列车荷载作用下横桥向位移越大,支座阻尼对桥梁梁体横桥向水平振动的衰减作用更加明显,对桥梁上部结构扭转角和竖向位移的影响可以忽略不计.桥梁横桥向的隔震周期的增大,使车体横摆、侧滚振动位移响应更加剧烈,对车体各个自由度的加速度响应影响可以忽略不计;隔震支座阻尼的增大对车体横摆、侧滚角、摇头角、沉浮和点头角位移响应以及对车体各自由度的加速度响应影响较小.     

一种对高层建筑振动半主动控制的新策略

为了解决调谐质量阻尼器(TMD)的有效工作频域较窄和主动质量阻尼器(AMD)的控制力存在时滞效应的问题,提出在TMD中嵌入磁流变阻尼器(MRD)的新型半主动控制装置——TMMRD。采用模糊控制器取代传统滑动模态控制(SMC)的不连续"开关"式控制和等效控制的不确定性规则,基于Lyapunov函数设计自适应模糊控制律,结合改进的限幅最优(MCO)控制算法提出适合TMMRD的自适应模糊滑动模态半主动控制(ASMC/MCO)策略。运用TMD被动控制、ASMC/MCO半主动控制、ASMC主动控制和线性二次型高斯(LQG)主动控制分别对一座30层钢框架结构进行地震响应分析。研究结果表明:提出的ASMC控制策略的鲁棒性明显优于LQG;ASMC/MCO控制和ASMC控制下的减震效果明显优于TMD控制和LQG控制;ASMC/MCO的半主动控制力与ASMC的主动控制力吻合很好。     

框-剪偏心结构平-扭耦联反应半主动控制试验研究

针对采用磁流变阻尼器(MRD)控制框架-剪力墙偏心结构在地震作用下的平-扭耦联反应.基于Matlab/Simulink软件平台和dSPACE实时仿真系统进行模拟地震振动台试验,分别验证结构在不同地震动输入下被动控制方式和半主动控制系统的有效性.试验结果表明:结构水平及扭转地震反应均能得到显著降低;被动控制对地震动输入较为敏感,而半主动控制的效果要优于被动控制;MRD的位置对控制效果具有重要影响.     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

利用MRD实现并联机床振动控制的研究

为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理.只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果.探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法.根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰.     

基于混合控制策略的馈能悬架半主动控制

为使馈能悬架在一定范围内实现半主动控制,基于混合控制策略,确定了电机电磁阻尼力的控制算法.探讨了电机不同电磁阻尼力对悬架性能的影响及馈能悬架实现半主动控制的条件.在此基础上,以整车舒适性为目标,采用粒子群优化算法确定了电机阻尼力控制参数,并设计了直接电流控制器,使直线电机产生所需的电磁阻尼力.最后,对采用基于混合控制策略的馈能悬架进行了随机路面激励下的仿真分析.结果表明,优化的电机阻尼力控制参数能使馈能悬架实现半主动控制,显著改善馈能悬架的舒适性和平顺性,并能回收悬架部分振动能量.      

滑移隔震结构的瞬态最优半主动控制

提出了一种摩擦力可控的滑移隔震结构半主动控制方案．考虑上部结构的刚度和阻尼，采用一阶微分方程模拟时滞的影响，与结构的振动微分方程一起作为整个系统的状态方程，使用瞬态最优控制算法计算基底摩擦力的大小，通过计算实例对这种摩擦力可控的滑移隔震半主动控制方案进行了分析．结果表明，对于消极的滑移隔震结构，当基底摩擦力较小时，其上部结构的最大加速度响应值虽然小，但基底最大滑移量很大；当基底摩擦力较大时，滑移量和残余位移虽然可以减小，但上部加速度反应却很大．通过半主动控制后，不但具有较好的隔震效果，而且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移．     

一种对多层建筑振动半主动控制的新算法

为了有效抑制多层建筑的地震响应,提出了自适应神经网络控制(MGA_ANNC)策略.首先对非确定性和非线性结构的参考轨迹进行了追踪,并采用径向基函数网络来保证追踪的精度.然后利用改进的遗传算法(MGA)对结果参数向量的初始值进行了选定.最后结合改进的剪切最优(MCO)控制算法提出了适合调谐质量-磁流变阻尼器(TM-MRD)的MGA_ANNC/MCO半主动控制算法.分别对一座9层框架结构在无控制、MGA_ANNC/MCO半主动控制、MGA_ANNC主动控制和LQG主动控制下的各项评价指标值进行了计算.结果表明:MGA_ANNC/MCO和MGA_ANNC的减震效果均比LQG的要显著.     

Vibration Control of Jacket Platforms with Magnetorheological Damper and Experimental Validation

Magnetorheological (MR) dampers have been proposed to control the vibration of offshore platforms in this paper. The semi-active control strategy based on fuzzy control algorithm was adopted to determine the optimal output control force based on the responses of jacket platforms. A typical jacket platform in Mexico Gulf was selected as the numerical example to investigate the effectiveness of the proposed control method. Furthermore, a model experiment was performed to validate the results of the numerical simulation. The experimental model of the jacket platform was designed based on dynamical similarity criterion by the scale of 1:50. Both of the numerical and experimental results show that the semi-active control system with the MR damper can reduce vibrations of jacket platforms effectively and at the same time the control effect is stable.