建筑结构分散抗震主动控制研究
本文选题:建筑结构 切入点:振动控制 出处:《西安建筑科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:近些年,我国地震灾害频频发生,对人们的生命财产造成了严重损失,此外,伴随着建筑技术的不断发展,建筑的层数和结构复杂度也在不断增加,传统采用高强度建筑材料来抵抗地震的做法已经无法满足要求,而且增加了工程造价的成本。因此学者们考虑将各种控制算法应用于建筑结构抗震控制中并取得了较为理想的效果。传统的集中控制策略中采用单个控制器控制整个系统的方式本身存在严重缺陷:信息处理效率低,中央控制器出现故障,将导致整个系统瘫痪。为了克服这些问题,学者们提出了分散控制策略,并将各种主动控制算法与其结合。本文针对高层建筑结构抗震控制问题,对分散控制作了理论推导和仿真分析。主要研究内容如下:(1)针对结构抗震控制中的Benchmark问题,详细的介绍了其发展历程和评价指标。并针对3层和20层建筑结构的计算模型参数做了详细介绍。(2)介绍了结构振动主动控制算法,主要针对线性二次型经典最优控制算法(LQR)和滑移模态控制算法(SMC)进行了理论分析,最后通过MATLAB/Simulink进行了实例仿真计算,通过最终仿真结果看出,这两种控制算法对结构的地震反应有很好的控制作用。(3)针对集中控制方法容易出现的问题,引入分散控制方法,将一个复杂大系统分解成若干个子系统,分别将线性二次型经典最优控制算法(LQR)和滑移模态控制算法(SMC)应用其中,研究了其对建筑结构振动的控制效果,通过MATLAB/Simulink仿真,证明了其具有很好的控制效果。(4)详细介绍了传统滑移模态控制算法产生抖振的原因和当前常用的解决方法。利用双曲正切函数对传统趋近律进行改进,提出了一种基于双曲正切函数的无抖振分散滑移模态控制算法,并以20层Benchmark模型为研究对象,进行了算例仿真分析,结果表明了该方法的有效性。
[Abstract]:In recent years, earthquake disasters occur frequently in our country, causing serious losses to people's lives and property. In addition, with the continuous development of building technology, the number of stories and structural complexity of buildings are also increasing. The traditional use of high-strength building materials to resist earthquakes has failed to meet the requirements. In addition, the cost of engineering cost is increased. Therefore, scholars consider applying various control algorithms to seismic control of building structures and obtain more satisfactory results. Traditional centralized control strategy uses single controller control. There is a serious flaw in the way the system works: information processing is inefficient, The failure of the central controller will lead to the paralysis of the whole system. In order to overcome these problems, the scholars put forward the decentralized control strategy and combine various active control algorithms with it. Theoretical derivation and simulation analysis of decentralized control are made. The main research contents are as follows: (1) aiming at the Benchmark problem in seismic control of structures, The development course and evaluation index are introduced in detail, and the active control algorithm of structural vibration is introduced in detail, which is based on the calculation model parameters of 3-story and 20-story building structures. In this paper, the classical linear quadratic optimal control algorithm (LQR) and slip mode control algorithm (SMC) are analyzed theoretically. Finally, an example is given by MATLAB/Simulink, and the final simulation results show that, These two control algorithms have a good control effect on the seismic response of structures. (3) aiming at the problems of centralized control methods, a decentralized control method is introduced to decompose a complex large system into several subsystems. The classical linear quadratic optimal control algorithm (LQR) and the slip mode control algorithm (SMC) are applied to study the control effect of LQR on the vibration of building structure. It is proved that it has a good control effect. (4) the causes of buffeting in the traditional sliding mode control algorithm and the common solutions are introduced in detail. The hyperbolic tangent function is used to improve the traditional approach law. A buffet-free decentralized sliding mode control algorithm based on hyperbolic tangent function is proposed. A numerical example is given to study the 20-layer Benchmark model. The results show that the proposed method is effective.
【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】:2017
【分类号】:TU352.1
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,本文编号:1683743
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