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磁流变阻尼器隔震控制研究

作　者: 袁俊
导　师: 刘红军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 基础隔震磁流变阻尼器模拟退火遗传算法模糊控制
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,结构振动控制研究取得了很大进展。其中半主动控制结合了被动控制和主动控制的优点,既具有被动控制的可靠性和主动控制的强适应性。半主动控制通过一定的算法可以达到主动控制的效果,且构造简单,所需能量少。因此,半主动控制己成为结构振动控制领域研究的热点。磁流变(MR)阻尼器是广泛采用的半主动控制装置之一,其机构简单、响应快、动态范围大、耐久性好、阻尼力连续可逆可调、并可方便地与微机控制结合,减振效果好。针对地震隔震层控制问题,本文开展了磁流变阻尼器模型参数识别和隔震建筑隔震层设置磁流变阻尼器的隔震效果分析。首先,简述了磁流变液的流变机理和磁流变阻尼器的工作原理,并介绍了磁流变阻尼器的四种动力学模型,在进行分析对比这几种模型的优缺点后选取Bouc-Wen模型作为识别对象。其次在实验数据的基础上,分别使用遗传算法和模拟退火算法对阻尼器的特性参数进行识别和优化,对结果进行了对比分析。最后,融合两种优化算法各自的优点,得到一种新的优化算法带有退火特性的改进遗传算法,用实验数据验证了算法的有效性。最后以一栋3层的基础设置磁流变阻尼器的隔震结构为研究对象,用MATLAB软件中的SIMULINK工具箱进行了仿真分析,分析结果表明:基础MR智能隔震系统装置的性能明显好于被动隔震装置,能进一步降低结构各层的地震响应,是一种安全实用的隔震装置;模糊智能控制方法能有效控制MR智能隔震系统,其控制效果明显比被动隔震的效果好。通过仿真分析,也证实了本文提出的仿真算法和模糊智能控制方法的正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-20
  1.1 选题背景和意义  8-9
  1.2 结构振动控制的发展  9-17
    1.2.1 被动控制  9-11
    1.2.2 主动控制  11-13
    1.2.3 半主动控制  13-17
  1.3 几种智能基础隔震结构  17-19
    1.3.1 基础隔震结构发展现状及局限  17-18
    1.3.2 混合基础隔震结构  18-19
  1.4 本文主要研究内容  19-20
第2章基于遗传算法的参数识别方法研究  20-29
  2.1 磁流变阻尼器的动力学模型  20-23
    2.1.1 Bingham 粘塑性模型  20-21
    2.1.2 粘弹塑性模型  21
    2.1.3 Bouc-Wen 模型  21-22
    2.1.4 现象模型  22-23
  2.2 基于遗传算法的模型参数识别  23-28
    2.2.1 遗传算法概述  23
    2.2.2 遗传因子结构及编解码方式  23-24
    2.2.3 适应度函数  24
    2.2.4 遗传操作的过程  24-25
    2.2.5 遗传操作的概率对优化结果的影响  25-27
    2.2.6 算法运行及结果分析  27-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章基于模拟退火遗传算法的参数识别研究  29-39
  3.1 基于模拟退火算法的模型参数识别  29-33
    3.1.1 概述  29
    3.1.2 状态产生函数和状态接受函数  29-30
    3.1.3 初始温度和Markov 链长的选取  30-31
    3.1.4 温度更新函数  31
    3.1.5 算法运行及结果分析  31-32
    3.1.6 基于遗传算法和模拟退火算法的计算结果比较  32-33
  3.2 基于模拟退火遗传算法的模型参数识别  33-38
    3.2.1 基本思想  33-35
    3.2.2 算法模型的建立和求解  35-37
    3.2.3 算法运行结果分析  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章多层框架智能混合基础隔震系统控制研究  39-58
  4.1 智能混合隔震系统的力学模型  39-40
    4.1.1 多层框架隔震基础结构的集中质量模型  39-40
    4.1.2 受控结构的运动方程  40
  4.2 模糊控制的基本原理和模糊控制器的设计  40-50
    4.2.1 模糊集合和隶属函数  40-41
    4.2.2 模糊关系与模糊矩阵  41-43
    4.2.3 模糊逻辑系统的结构与功能  43
    4.2.4 模糊控制器的设计  43-46
    4.2.5 结构地震试验中模糊控制器的设计  46-50
  4.3 基于位移速度-控制力的模型半主动控制实例研究  50-57
    4.3.1 模糊半主动控制SIMULINK 模块  51-52
    4.3.2 仿真结果分析  52-57
  4.4 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-65
致谢  65

磁流变阻尼器隔震控制研究

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