结构振动序列最优控制算法及其Simulink仿真实现

阐述了序列最优控制算法是针对土木工程结构地震响应振动控制问题中激励不可预知的特点,推导出1 种更为一般的最优控制算法,所获得的最优控制力表达式同时包含了结构响应和地震激励2 部分的影响.该算法增益矩阵与传统的2种最优控制近似算法相比具有时变的特点,提出了在应用该算法进行主动控制Simulink仿真分析时的2种实现方法,并通过AMD控制基准模型对2种实现方法进行了比较,同时也对该算法与现有两种结构最优控制算法的控制效果进行了评价.结果表明,2种实现方法是完全等效的,且在控制效果方面,序列最优控制算法优于现有的2种最优控制算法.     

多维地震激励下空间结构MR阻尼器半主动控制

基于LQR算法提出了大跨平板网架结构的空间最优控制力的计算方法，并应用磁流变（MR）阻尼器对大跨平板网架结构的多维地震反应进行振动控制．分别采用半主动控制和被动控制策略，数值仿真了一空间网架结构在三维天津波和El-Centro波激励下的受控地震反应，并对各种控制策略的控制效果进行了比较分析．结果表明，应用MR阻尼器能使大跨平板网架结构的地震反应得到有效控制，同一种控制策略对不同地震激励的控制效果不同；采用半主动控制策略时，结构水平位移和加速度幅值的控制效果可达66．4％和47．5％，其均方根值的控制效果可达80．4％和72．9％；采用被动控制策略时，结构水平位移幅值及其均方值的控制效果也可达到23．7％和33．8％．因此所提出的确定空间最优控制力的方法是有效的．     

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.     

结构地震反应最优控制的目标函数和稳定性

对一装有理想半主动阻尼器的智能隔震结构进行了分析,比较了经典最优、瞬时最优和序列最优3种最优控制算法,分别从基于状态反馈和输出反馈的目标函数及稳定性的角度进行了探讨．数值算例结果表明,提出的序列最优控制算法的控制效果优于经典最优控制算法和瞬时最优控制算法,且稳定性良好;在同一控制能量下,基于输出反馈的控制效果优于状态反馈,说明了智能隔震结构采用输出反馈的合理性。     

用神经网络对结构振动主动控制力的仿真算法

本文在运用经典最优控制算法讨论结构地震反应主动控制的基础上，应用人工神经网络理论中的ＢＰ网络模型提出结构振动主动控制力的新算法。工程实例的仿真结果表明：采用本文提出的算法较好的解决了求解控制力时由于传统算法本身的时迟问题，从而使结构振动的主动控制的品质得到很大的提高，并且避免了控制失稳现象的出现。     

安装智能摩擦阻尼器的高层建筑结构振动控制一般算法

基于二次型控制目标函数的最优控制理论,从目标函数的泛函变分出发,用序列最优算法对目标函数进行求解,得到摩擦阻尼器最优正压力系数表达式,依此可以计算出比较精确的正压力数值解,并根据智能摩擦阻尼器的出力饱和与防止阻尼器锁死两种情况对正压力进行修正.算例表明这一算法对摩擦阻尼器的控制是有效的,可以发挥摩擦阻尼器的摩擦耗能功能,结构的层间位移和层间相对速度的峰值比未安装阻尼器时的地震响应峰值均得到明显降低.     

离散系统线性二次型最优控制的算法仿真

采用积分型性能中的一种二次型性能指标,以状态空间表达式描述线性系统,求导出对应的最优控制序列,实现线性系统的最优控制,并给出了最优控制序列的计算算法和计算实例．     

受扰动双线性离散系统的多目标最优控制

研究了双线性离散系统的多目标最优控制问题,给出了一种基于受扰动系统的两级最优控制算法.两级算法的下级用动态规划求解具有双线性二次型结构的辅助La-grangian 问题,上级通过迭代调整辅助Lagrangian问题中的参数向量,不断重复这个过程,直至从非劣解集中挑出最优解.最后,仿真实例证明了该算法的有效性.     

基于时域显式法的非平稳随机地震响应灵敏度分析

分别采用精细积分格式和Newmark-β积分格式推导了非平稳随机地震响应灵敏度的时域显式表达式.并分别将其应用于平面框架与平面桁架问题的灵敏度分析,研究了积分时间步长对两种积分格式的计算精度和效率的影响.发现:当结构主频处于地震主频范围内时,在同等精度条件下,基于精细积分的时域表达式效率更高;而在结构主频偏离地震荷载主频范围时,基于Newmark-β积分格式的时域表达式效率更高.该研究成果可以为在考虑非平稳随机振动的结构优化问题中的数值积分算法选择提供有效的参考和借鉴.     

基于智能隔震结构Benchmark模型的序列最优控制算法

针对最新提出的智能隔震结构Benchmark模型,阐述了其在考虑横向-扭转耦联振动和双向地震激励下的运动方程,讨论了序列最优算法较之其它几种经典最优算法的改进之处.运用序列最优算法对智能隔震结构Bench-mark模型进行振动控制,并将其和采用LQG算法的控制效果进行了分析比较,结果表明序列最优算法优于LQG算法.     

基于神经网络的拉索主动控制力的实现

拉索容易在外部激励下发生大幅振动,给拉索提供轴向控制力进行拉索主动控制是一种新的方法.本文拉索主动控制策略采用经典二次型线性最优控制,由于LQR控制的关键是根据状态矩阵即时求出Riccati方程,但是Riccati方程是一个矩阵非线性方程,其阶数高,变量间又相互耦合,求解十分困难,为了减小控制力输出滞后,更快的求解出控制力,更好的应用于拉索实时控制,本文基于神经网络具有很强的学习能力和非线性逼近能力,根据大量实验数据采用神经网络方法来预测下一步拉索振动状态所对应的控制力,并进行了仿真,证实了其有效性.     

考虑地震效应的阻滑桩加固土坡简化分析方法

利用拟静力概念,将塑性极限分析运动学定理与抗剪强度折减技术相结合,建立地震条件下土坡的极限平衡状态方程,以此确定土坡的屈服加速度系数与临界安全系数及相应的潜在破坏模式;进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗震稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式导出极限平衡状态时桩侧抗力的解析式,以此进行土坡加固中阻滑桩的简化设计.通过一定的变动参数计算与对比分析,探讨了水平地震加速度系数对阻滑桩侧向极限抗力与最优加固位置的影响.研究表明:考虑地震效应的阻滑桩最优加固位置处于边坡坡脚处,因为较小的加固力就能使边坡达到设计的安全系数值;地震加速度系数对阻滑桩所需提供的加固力有明显影响,且地震加速度系数越高则影响越显著.     

弹塑性反应谱的比较及其应用

等延性强度需求谱常用于结构需求曲线的建立．分析了等延性强度需求谱和等强度延性需求谱在概念上和计算方面的区别,表明改进能力谱法中由等延性强度需求谱反求结构的延性需求会不可避免地带来误差,建议直接采用等强度延性需求谱来计算结构的延性系数、算例分析表明,该法可以简单、有效地估计出结构在地震作用下的顶点位移需求,从而为结构的抗震性能评估提供依据．     

基于能量法的结构瞬时最优控制的参数影响

基于瞬时最优控制方法和能量法的基本原理研究,推导出瞬时最优控制算法的能量平衡等式.进行基于能量法的瞬时最优控制算法的参数分析,考察时间间隔对结构动力反应以及结构能量分配的影响.结果表明:时间间隔增大会使结构的位移和速度响应减小,对加速度反应的影响还与结构自振周期相关;对能量分配的影响也随之减小;控制力和控制能与时间间隔和位移或速度的综合作用相关,时间间隔越大,输入地震动能量受结构周期影响越小.     

基于最优特征配置理论设计的电力系统励磁控制器

提出了基于最优特征值配置原理设计最优励磁控制器的方法。首先建立了单机－无穷大系统中发电机组的线性化模型,在此基础上出了系统的状态空间描述并按最优特征值配置的原理设计了状态反馈矩阵。仿真结果表明按特征值最优配置理论设计的控制器,不仅能使性能指标达到最优,而且避免了按线性二次型最优控制理论设计时状态权矩阵选择的困难。     

推覆分析法在建筑结构抗震设计中的应用

推覆分析是一种渐近计算方法,利用结构P-Δ曲线,在不同的加载水平下,建立结构的瞬时刚度矩阵,按照静力分析计算结构内力、变形。这种方法能够得到结构在地震作用下变形的全过程,得到结构的“性能曲线”,再与抗震“要求曲线”进行比较,就可以判断结构在罕遇地震下的表现。     

一种改进的Logit型多路径交通分配算法

提出了一种改进的基于拓扑遍历Logit型多路径交通分配算法。算法将基于拓扑遍历的最短路算法与合理路径的选择相结合,有效减少了最短路的计算次数,提出了与经典Dial算法的单步法计算工作量相等的算法,改进了合理路径的定义并提高了计算精度。通过计算实例对不同算法的效率与合理性进行了比较。     

非线性干摩擦阻尼器连接的相邻结构随机振动分析

用耗能装置连接两相邻结构是减小结构地震响应的一种实际而有效的方法。文中将两个用非线性干摩擦阻尼器连接的相邻结构简化为两自由度系统，对结构在地震激励下的运动方程进行等效线性化处理，求得结构在过滤白噪声地震激励下的Lyapunov方程。利用最速下降法迭代求得系统的平稳响应。结果表明：干摩擦阻尼器能有效地降低结构的地震响应，并能在较宽的频率范围内起到很好的减震作用。