结构抗震优化控制技术研究

发布时间：2020-07-11 12:54

【摘要】：随着科学技术的发展,在现阶段,对于建筑结构工程来讲,集中控制策略的研究与分析过程已经存在比较普遍的理论依据。稳定的分散控制可以解决上述集中控制策略过于依赖中央处理器的问题。把整个建筑系统具体划分为若干低阶子结构系统的策略就是分散控制策略。本次研究主要根据高层建筑在地震波的作用下,采用分散主动控制,控制层间位移、加速度及控制力进行研究与讨论,同时针对分散控制系统进行理论推导、稳定性判断并利用遗传算法进行优化作动器安装位置。具体研究内容如下:(1)介绍结构振动主动控制算法。从理论上分析线性二次经典最优控制算法(LQR)。为了保证目标的实现,利用遗传算法优化作动器安装位置,设计新的适应度函数,要求控制器充分发挥其功能,并提高控制的精度。最后通过MATLAB/Simulink展开科学计算,比较3层框架结构在无控状态、线性二次优化控制算法和基于改进遗传算法的LQR控制算法下,结构层间位移、加速度及结构控制力的对比分析图,根据最终的研究结果可以观察出,经过优化处理的控制算法对建筑结构的抗震性能发挥重要的积极作用。(2)结合在集中控制过程中产生的一系列问题,运用分散控制方法进行实验,将较为复杂的主系统进行科学的划分,分成几个低阶子系统,同时运用离散线性二次经典最优控制算法(LQR)应用其中,利用改进的遗传算法对分散子系统进行作动器安装位置的优化。对建筑结构振动的控制效果进行研究。经过MATLAB/Simulink仿真,分别应用分散LQR控制算法和遗传算法优化分散LQR控制算法对结构地震反应中的层间位移和加速度峰值,以及控制力时程互相进行指标间的对比,验证其控制效果良好。(3)阐述几种应用比较普遍的遗传算法。并且采用加权计算方法针对遗传算法适应度函数进行改进,给出三种结构控制指标的新适应度函数,提出一种基于遗传算法优化作动器安装位置的LQR控制算法,并以3层和20层Benchmark模型为研究对象,对层间最大位移和加速度为指标进行算例仿真分析,结果表明该方法的有效性。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11
【图文】：

西安建筑科技大学硕士论文西藏林芝市巴宜区 5.0 2017/12/20在过去的一年中，令人印象深刻、地震规模最大的应数 2017 年 8 月 8 日四川阿坝州九寨沟县发生 7.0 级地震，地震造成了 73671 间房屋不同程度受损，25人死亡，525 人受伤，造成损失 1.1446 亿。四川省绵阳市 11 个乡镇不同程度受灾，临近的成都、重庆、西安等震感强烈，九寨沟景区里有房屋开裂和倒塌现象。因地震中心地处旅游中心，游客人数较多，疏散游客有较大的困难，给救援工作增加了极大的难度。图 1.1 为四川省九寨沟县震后模样。

西安建筑科技大学硕士论文，并且是建筑结构抗震这一领域的热点课题。制精度为前提同时也要求控制经济成本，优化设计意制精度，并要求结构材料本身的成本最低。结构优化。随着科学技术的进步，人们相继提出了若干并不依式，例如进化策略法、遗传算法以及进化计算方法等了普通计算方式不能有效解决的问题，比如建筑结构问题和其他建筑结构的问题等。

图 2.1 遗传算法流程图根据设定好的规则，计算出每个个体的适应度值，并从上一代中应度值的个体继承到下一代。对于每一对个体，种群中的个体随机配对，交叉概率被用来相互换的染色体部分。对于种群中的每一个个体而言，基因在某一位置或个体上的基因所改变，从而获得一个新的个体。传统优化方法进行比较，描述了遗传算法的特点及其与几种搜索。是经典的寻优算法之一。在一个连续的有限的搜索空间或者一个里，但凡是空间里存在的点，该搜索方法要求空间里每个点的目一次，并且是高度有效的。然而，这种搜索算法的鲁棒性不强并

【参考文献】

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本文编号：2750434