地震作用下建筑結構分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制研究.pdf

1、房屋建筑是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎設施，其破壞將給人類帶來巨大的災難和財產(chǎn)損失。當前我國正處于地震活躍期，因此對建筑結構進行振動控制是提高建筑的抗震能力和保障人民生命財產(chǎn)安全的重要的措施。然而傳統(tǒng)的結構振動控制算法需要精確的數(shù)學模型，而且數(shù)據(jù)處理和控制力的實施等的實時控制中會產(chǎn)生時滯，對不同的結構和地震作用適應性差。面對建筑結構的復雜程度越來越高和地震預測難度大，這些傳統(tǒng)的主動控制算法越來越無法適用于建筑結構的振動控制問題。并且目前

2、結構振動控制策略大多局限于集中控制，但集中控制對自由度數(shù)較多的高層建筑而言，存在計算成本大、可靠性不足等弊端。因此本文將分散控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡理論結合起來導出的分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制進行了研究和數(shù)值仿真，研究工作主要有以下幾個方面:
　　1、對分散控制策略、神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法進行了理論分析，重點論述了BP神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法和Takagi-Sugeno型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法，并將分散控制策略和

3、上述三種智能控制算法相結合，提出分散神經(jīng)網(wǎng)絡控制方案。
　　2、針對神經(jīng)網(wǎng)絡集中控制容易出現(xiàn)的問題，將20層建筑結構振動Benchmark模型劃分為2個、4個和5個子結構三種工況，分別對每個子結構設計BP和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，利用MATLAB計算分析軟件進行數(shù)值仿真。分別比較了兩種神經(jīng)網(wǎng)絡的分散振動控制和集中控制的結構振動控制效果和控制出力。
　　3、針對BP神經(jīng)網(wǎng)絡和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的各自特點，分別對比了兩種分散神經(jīng)網(wǎng)絡振

4、動控制算法對20層建筑結構的振動控制率和能量消耗大小。
　　4、針對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點，對某6層建筑結構每層設計一個模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，并對其進行數(shù)值模擬與分析，分析了分散模糊神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制的控制效果;其次對此6層建筑模型進行了模態(tài)分析，采用了對前四階模態(tài)中地震反應最大的四個樓層進行控制，比較其與分散模糊神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制的控制效果與節(jié)約的控制力。
　　本文的研究結果表明:本文提出的分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制方法，可以有效減小結構