基于分散控制的高層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論研究.pdf

1、近些年，我國(guó)的建筑業(yè)發(fā)展迅速，高層建筑特別是超高層建筑在各大城市拔地而起，成為城市地標(biāo)。與此同時(shí)，當(dāng)前全球處于地震多發(fā)期。依靠增大構(gòu)件尺寸，采用高強(qiáng)材料等硬“抗”措施是目前絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要采用的抗震和抗風(fēng)措施。這不但增加了工程的造價(jià)和成本，并且可能因?yàn)楹奢d的不確定性，難以達(dá)到預(yù)期的效果。隨著建筑結(jié)構(gòu)向更高更柔的方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的出現(xiàn)為建筑結(jié)構(gòu)的抗震開(kāi)辟了新的道路。但幾十年來(lái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制局限于集中控制，集中控制器本身是單點(diǎn)的，

2、存在潛在的故障;一個(gè)控制器的故障可能會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓。為了克服這些固有的挑戰(zhàn)，分散式控制模式應(yīng)運(yùn)而生。本文的研究對(duì)象為高層建筑結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其分散振動(dòng)控制進(jìn)行了理論分析和計(jì)算方法的研究。主要介紹了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　1、對(duì)線性二次型(LQR)經(jīng)典最優(yōu)控制、滑移模態(tài)控制和輸出反饋的H∞控制三種集中控制算法進(jìn)行了理論分析，并通過(guò)MATLAB大型計(jì)算軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果可以看出，這三種集中主動(dòng)控制算法均能有效減小結(jié)構(gòu)的地

3、震反應(yīng)。
　　2、針對(duì)集中控制策略容易出現(xiàn)的各種問(wèn)題，引入分散控制策略，并將包含原理與線性二次型最優(yōu)(LQR)控制原理相結(jié)合，通過(guò)擴(kuò)展分解控制系統(tǒng)及協(xié)調(diào)收縮獲得重疊分散控制器，導(dǎo)出重疊分散最優(yōu)控制算法。
　　3、針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不確定性，從振動(dòng)控制的魯棒性出發(fā)，將集中H∞控制理論與多重疊分散理論相結(jié)合，導(dǎo)出多重疊分散的H∞魯棒控制方法。數(shù)值模擬結(jié)果表明，重疊分散控制具有與集中控制相似的控制效果，并且降低了集中控制可能存在癱

4、瘓的風(fēng)險(xiǎn)?？紤]了結(jié)構(gòu)剛度不確定性對(duì)重疊分散控制方法的影響，通過(guò)數(shù)值模擬證明其具有良好的魯棒穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)剛度變化而影響其控制效果。
　　4、針對(duì)控制器造價(jià)較高，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制經(jīng)濟(jì)性欠佳的問(wèn)題?；谥丿B分散控制理論，對(duì)兩種重疊分散控制方法的控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)分散控制的子系統(tǒng)劃分個(gè)數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)化劃分研究。仿真結(jié)果表明當(dāng)將20層Benchmark模型被劃分為四個(gè)子系統(tǒng)時(shí)其控制效果最佳。
　　本文的研究結(jié)果表明:基于分散控