【摘要】：國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使我國(guó)高柔結(jié)構(gòu)的蓬勃發(fā)展。為使強(qiáng)風(fēng)作用下高柔結(jié)構(gòu)的加速度和層間位移滿足相關(guān)規(guī)范要求，，一般需要提高結(jié)構(gòu)的剛度，較大幅度地增加結(jié)構(gòu)的造價(jià)。主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（Active Mass Damper/Driver, AMD）是一種通過(guò)增加結(jié)構(gòu)阻尼來(lái)滿足規(guī)范要求的有效途徑，其控制效果好、控制頻帶寬，且性價(jià)比相比較高。目前，有關(guān)AMD控制系統(tǒng)的研究較多，但實(shí)際工程應(yīng)用卻并不多見(jiàn)，這主要是由于工程應(yīng)用仍有較多問(wèn)題，如被控結(jié)構(gòu)數(shù)值模型的建立、全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)基于部分樓層加速度的狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)、系統(tǒng)時(shí)滯的影響情況及有效補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)等。本文針對(duì)上述問(wèn)題主要開(kāi)展了如下研究工作： 基于幾種常用模型減維方法的對(duì)比分析，結(jié)合高柔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)選擇其中較適用的減維方法進(jìn)行改進(jìn)，并將從結(jié)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)、頻率響應(yīng)和系統(tǒng)極點(diǎn)分布等方面對(duì)比分析改進(jìn)方法獲得的低維模型與原模型，最后基于上述低維模型設(shè)計(jì)低維AMD控制器，并以某實(shí)際高柔結(jié)構(gòu)AMD控制系統(tǒng)數(shù)值模型和四層框架實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槔M(jìn)行驗(yàn)證。 針對(duì)全狀態(tài)反饋AMD控制系統(tǒng)，基于系統(tǒng)狀態(tài)方程及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別設(shè)計(jì)以部分樓層加速度為輸入的系統(tǒng)全狀態(tài)觀測(cè)器，同樣以實(shí)際AMD控制系統(tǒng)數(shù)值模型及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行驗(yàn)證。最后以基于狀態(tài)方程的觀測(cè)器誤差為指標(biāo)，通過(guò)數(shù)值模擬確定了某實(shí)際高柔結(jié)構(gòu)中加速度傳感器的布置方案。 為減小反饋信號(hào)中噪聲對(duì)控制系統(tǒng)的影響及滿足AMD控制的實(shí)時(shí)性要求，基于Kalman濾波原理及線性矩陣不等式（LMI）理論設(shè)計(jì)基于LMI的Kalman實(shí)時(shí)濾波器，最后將以實(shí)際高柔結(jié)構(gòu)數(shù)值模型及四層框架AMD實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑槔?yàn)證該濾波器的有效性。 理論分析時(shí)滯對(duì)單自由度控制系統(tǒng)和多自由度控制系統(tǒng)極點(diǎn)位置、穩(wěn)定性的影響，并給出保證系統(tǒng)穩(wěn)定的最大時(shí)滯計(jì)算公式，基于該公式分析控制增益和被控結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響�；贏MD控制時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)極點(diǎn)位置的影響情況及極點(diǎn)配置算法設(shè)計(jì)時(shí)滯補(bǔ)償控制器，并以某實(shí)際高柔結(jié)構(gòu)AMD控制系統(tǒng)的數(shù)值模型及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例進(jìn)行驗(yàn)證。 基于伺服電機(jī)輸入輸出關(guān)系式，建立AMD控制系統(tǒng)不計(jì)CSI效應(yīng)、計(jì)低階CSI效應(yīng)和計(jì)高階CSI效應(yīng)時(shí)的數(shù)學(xué)模型，分析了CSI效應(yīng)的影響機(jī)理及受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響情況。針對(duì)CSI效應(yīng)導(dǎo)致的系統(tǒng)時(shí)變時(shí)滯，設(shè)計(jì)H∞控制器以減小該效應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。 基于期望慣性質(zhì)量相對(duì)速度與行程間的函數(shù)關(guān)系式，推導(dǎo)由AMD行程實(shí)時(shí)計(jì)算反饋增益的公式，并以實(shí)際工程為例分析反饋增益離散時(shí)變或連續(xù)時(shí)變時(shí)AMD行程的受控情況。另外，以某四層框架AMD控制系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)要介紹實(shí)際AMD控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的步驟與方法。
【圖文】：

課題研究?jī)?nèi)容框圖

京基100大廈
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2559679