非線性不確定性結(jié)構(gòu)自適應(yīng)模糊分散控制理論與試驗研究.pdf

1、近年來世界范圍內(nèi)大地震和特大地震頻繁發(fā)生,給人類造成了嚴(yán)重的災(zāi)難。其中土木工程結(jié)構(gòu)的地震破壞和倒塌是造成地震人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要因素。因此,研究減輕土木工程結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)、提高結(jié)構(gòu)抗震能力的理論和方法具有重要的意義。大量的研究表明,結(jié)構(gòu)振動控制是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的積極有效措施。國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)構(gòu)線性地震反應(yīng)的振動控制理論、方法、技術(shù)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究,但對結(jié)構(gòu)非線性振動控制的研究較少。震害表明,在大地震和特大地震作用下,即使安裝

2、了振動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不可避免地進(jìn)入非線性反應(yīng)階段,因此,發(fā)展結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)振動控制理論和方法對提高結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要的意義。
　　考慮大型土木工程結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自由度數(shù)目多、強滯變非線性、多相介質(zhì)耦合的強非線性和強不確定性等特點,本文重點研究土木工程結(jié)構(gòu)非線性分散振動控制算法,揭示受控結(jié)構(gòu)累積損傷發(fā)展規(guī)律、能量分配規(guī)律和控制機理。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,針對非線性結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位或薄弱部位,提出自適應(yīng)模糊分

3、散控制算法,采用模糊邏輯系統(tǒng)處理控制子結(jié)構(gòu)的非線性以及子系統(tǒng)間的連接,增加補償控制器控制模糊逼近誤差和結(jié)構(gòu)的外干擾,通過Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計自適應(yīng)模糊分散控制算法的自適應(yīng)律以及補償控制器,證明提出的非線性分散控制策略的H-infinity性能以及整體結(jié)構(gòu)的輸入狀態(tài)穩(wěn)定性,并通過仿真分析驗證結(jié)構(gòu)非線性分散控制算法的有效性和魯棒性。
　　其次,進(jìn)行兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的自適應(yīng)模糊分散半主動控制的振動臺試驗,驗證自適

4、應(yīng)模糊分散半主動控制減小滯變非線性結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的效果及其魯棒性,研究控制結(jié)構(gòu)的累積損傷發(fā)展過程與規(guī)律,揭示控制結(jié)構(gòu)的能量分布/分配特點與減震機理。
　　第三,進(jìn)行土-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)非線性地震反應(yīng)的自適應(yīng)模糊分散半主動控制的地震模擬振動臺試驗,驗證自適應(yīng)模糊分散控制算法對強非線性和強不確定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動控制效果和魯棒性,研究土-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的累積損傷發(fā)展規(guī)律和能量分布/分配規(guī)律,揭示土-結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)非線性振動控制的機理和特點。