涂建维[1]2003年在《MR阻尼器的研究及其在升船机地震鞭梢效应上的应用》文中提出从过去叁十年到现在，许多研究者都在探索运用结构保护系统来减小外部动力荷载给土木工程结构所造成的危害，比如地震和台风。这些系统通常是增加阻尼装置来增强结构的能量耗散能力。一种最有前途的新装置是磁流变(MR)阻尼器，它具有机械构造简单、动力范围宽广、能量需求低和输出力大的特点，这类装置已经被证明能很好的运用于土木工程结构来抵抗强震和强风。本文对MR阻尼器的智能控制方法进行了系统的研究，并提出了叁个方面的改进，即阻尼器装置、磁滞效应解决方法和智能控制方法。 本文在MR阻尼器的准静态力学模型基础上，设计制作了新型MR阻尼器，该阻尼器具有适用范围广，性能稳定的特点。讨论了几何尺寸对阻尼器性能和阻尼器的两个重要指标：阻尼力大小和动力可调范围的影响。在不同电流输入，不同振幅输入和不同频率输入下对自制阻尼器进行了性能测试。并且，提出采用内置弹簧蓄能器的方法，解决了由于蓄能器补偿不足而造成的阻尼力滞后现象。 本文对MR阻尼器的固有属性磁滞效应对控制效果的影响进行了系统的研究。分析表明，磁滞效应会给控制带来不利影响，并且随着磁滞时间的增加而趋于严重。本文提出采用神经网络预测的方法来减小磁滞效应对振动控制效果的不利影响，得出了一些有价值的结论。研究表明，通过神经网络预测能有效补偿磁滞时间，使控制效果能接近无磁滞效应的控制效果。 本文提出了考虑磁滞效应的修正Bingham仿真模型。通过该模型得到样本数据，建立了能够模拟MR阻尼器逆向工作特性的逆模式神经网络模型。文中将该模型分别与两种控制方法(LQR控制方法和模糊控制方法)连接，形成了MR阻尼器的智能控制。研究表明，智能控制能够给MR阻尼器输入连续的控制电流，从而实现了MR阻尼器的连续可调。仿真分析表明，智能控制效果优于半主动控制效果，控制力能够很好的跟踪主动控制力。 本论文还研究了MR阻尼器技术在水工结构叁峡升船机上的应用。基于叁峡升船机的叁维有限元模型，本文建立了二维串联多自由度动力模型，利用二维模型进行了结构的动力特性分析。分析表明，升船机塔柱的抗侧刚度比顶部厂房柱的抗侧刚度大很多，引起了升船机顶部厂房强烈的地震鞭梢效应，使得升船机顶部厂房地震反应的控制成为升船机抗震设计中的关键问题之一。本文提出了屋盖MR智能隔震系统来解决顶部厂房的鞭梢效应问题，采用模糊半主动控制方法和模糊智能控制方法对该系统实施智能控制。仿真分析表明，屋盖MR智能隔震系统是一种有效实用的智能控制系统，模糊智能控制方法和模糊半主动控制方法能有效控制MR阻尼器，达到理想的控制效果。相比而言，模糊智能控制实现了MR阻尼器的控制电流连续可调，控制效果更好。 本论文首次完成了安装屋盖MR智能隔震系统装置的升船机结构模型的振动台试验。试验结果表明:被动隔震装置能很好的解决叁峡升船机结构模型的地震鞭梢效应问题，但是隔震层的层间侧移太大，安全性要求得不到保证。屋盖MR智能隔震系统装置的性能明显优于被动隔震装置，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Passive一。ff控制和被动隔震的效果好。通过仿真分析与试验结果的比较，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。
周耀[2]2004年在《叁峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究》文中提出叁峡大坝升船机是叁峡水利枢纽工程中重要的通航设施之一。就其通航规模、提升重量及高度而言，均属国内外已建、在建升船机之首位。本文以该大型升船机为工程背景，对升船机顶部厂房地震鞭梢效应问题提出了磁流变智能自适应减震控制的原理、设计方法和效果分析。 升船机结构一般由两个或四个巨大的钢筋混凝土塔柱结构支撑一个顶部的大跨机房结构而组成。由于升船机塔柱要支撑巨大的荷载，因此升船机塔柱的抗侧刚度很大，通常是顶部厂房排架柱的数百倍。这样，在塔柱顶部钢筋混凝土平台就会产生侧移刚度的突变。这种巨大的刚度突变会引起升船机顶部厂房强烈的地震鞭梢效应，使得升船机顶部厂房地震反应的控制就成为升船结构抗震设计中的关键问题之一。由于采用常规的结构振动控制方法难以较好地解决升船机顶部厂房地震鞭梢效应，因此这就为智能振动控制技术的发展和应用提供了可能。 本文基于叁维有限元模型的动力分析建立了等效的简化力学模型。两种模型的动力特性和地震反应表明，升船机顶部厂房地震鞭梢效应的磁流变智能自适应减震控制可以采用本文建立的简化力学模型模型。 本文提出了屋盖MR智能隔震系统的概念，并将该控制系统运用于对升船机顶部厂房地震鞭梢效应的智能控制。提出了MR阻尼器修正的Bingham模型。通过实验分析了MR阻尼器的力学性能。建立了受控结构系统的运动方程。 本文提出了叁峡升船机的模糊半主动控制策略。建立了时间历程Simulink仿真分析模块、模糊控制的Simulink仿真分析模块和半主动控制策略的Simulink仿真分析模块。 本文比较了被动隔震控制、被动-关控制和被动-开控制和模糊半主动控制效果。研究表明：安装屋盖MR智能隔震系统有效的抑制了升船机顶部厂房的地震鞭梢效应，是一种有效和实用的智能半主动控制系统。 本文还对螺栓松动对杆件节点抗弯刚度折减进行了研究，建立了等效结构力学模型，计算表明等效模型是正确可行的。通过对杆件节点刚度的折减计算分析得出了一些有意义的结论，为结构节点损伤诊断系统的建立提供依据。
陈莉[3]2008年在《升船机结构振动逻辑控制的研究》文中认为中国是世界上地震灾害严重的国家之一。对土木结构工程而言,在地震作用时,使其结构不受或减小破坏从而降低地震灾害具有重要的意义。升船机是大型水利枢纽工程中提升过往船舶的重要工具,与多级放水船闸相比它可以使船舶过坝的时间大大减少。升船机结构是一种高柔结构,当受到地震作用时,其下部筒体结构的侧移刚度很大,而顶部单层厂房柱的侧移刚度很小,这种巨大的刚度突变引起升船机顶部厂房强烈的鞭梢效应。因此,减小其鞭梢效应成为当前一个非常重要的研究课题。泛布尔代数是20世纪80年代在布尔代数基础上发展起来的一种新型逻辑工具,它具有不同状态的布尔数,能够描述复杂过程。泛布尔代数逻辑控制(以下简称“逻辑控制”)是以泛布尔代数为基础的新型计算机控制理论。逻辑控制作为一种新型智能控制,已被用于诸如空调温度控制、水泥磨配料过程和纸机纸张定量等方面。目前,逻辑控制已成功运用到MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑中。在结构防震控制方面,采用逻辑控制算法进行振动控制可谓已经起步,但其运用于升船机结构的研究尚属首例。首先,本文介绍了目前结构振动控制和升船机结构减振控制的发展和现状,以及逻辑控制的研究现状。第二,介绍了升船机结构的技术参数,在了解升船机结构的动力学模型基础上,构建了升船机的结构仿真模型,并对无控制作用下升船机结构地震反应进行了仿真,验证了此时升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。第叁,以抑制升船机顶部厂房的地震鞭梢效应为研究目标,根据逻辑控制规则,设计了九点、二十五点和二十七点逻辑控制器,并将它们运用于升船机结构进行仿真。最后,比较分析了不同逻辑控制器对该模型的适用性和控制效果,并做了有控制与无控制作用时的比较。仿真结果表明,逻辑控制方法简单、灵活、方便,可以有效地减小升船机结构在地震波激励下的鞭梢效应,减震效果十分明显。其中,升船机结构在二十五点逻辑控制器作用时的减震效果最为明显。得出结论:将对象的运动过程进行细致的划分,会使得系统的预期性能指标得以更好的实现。
涂建维, 瞿伟廉[4]2006年在《升船机地震鞭梢效应基于神经网络预测的MR智能半主动控制》文中提出磁流变(MR)智能阻尼器是利用磁流变液产生阻尼力的半主动控制装置,该装置具有机械构造简单,动力范围宽广,只需要较小的能量输入就能产生大的输出力,因此被证明能有效运用于土木工程结构来抵抗强烈地震和强风。但是由于磁路材料、线圈结构、控制电源等因素的影响,使得MR阻尼器存在明显的磁迟效应。目前,应用MR阻尼器作为控制装置的研究中对磁迟效应考虑较少。神经网络具有很强的自适应性和处理非线性问题的能力,能够对难以用数学方法描述的非线性对象进行精确预测和建模。运用神经网络来预测MR阻尼器的力学性能,通过对未来时刻输出力的精确预测来弥补磁迟效应所耽搁的时间,在此基础上实现基于神经网络预测的MR智能半主动控制。应用提出的方法来控制叁峡升船机屋盖MR智能隔震系统以减小顶部厂房的地震鞭梢效应,仿真计算结果表明:神经网络预测能很好的解决MR阻尼器的磁滞效应对控制带来的不利影响,升船机顶部厂房层间位移和柱底弯矩均有明显的减小,能有效抑制升船机顶部厂房的地震鞭梢效应。
袁佑新, 吴妍, 陈静, 卢曰万[5]2006年在《基于升船机的结构振动智能控制系统仿真研究》文中研究指明针对某升船机顶部厂房产生的地震鞭梢效应,利用Matlab/Simulink工具,建立屋盖智能隔震升船结构的控制方程和仿真控制系统。运用MR阻尼器智能隔震的模糊与神经网络控制算法,对升船机模型进行仿真研究,验证了MR阻尼器智能隔震的模糊神经网络控制算法的有效性,取得了满意的效果。
参考文献：
[1]. MR阻尼器的研究及其在升船机地震鞭梢效应上的应用[D]. 涂建维. 武汉理工大学. 2003
[2]. 叁峡大坝升船机地震智能控制及螺栓节点刚度研究[D]. 周耀. 武汉理工大学. 2004
[3]. 升船机结构振动逻辑控制的研究[D]. 陈莉. 武汉理工大学. 2008
[4]. 升船机地震鞭梢效应基于神经网络预测的MR智能半主动控制[J]. 涂建维, 瞿伟廉. 噪声与振动控制. 2006
[5]. 基于升船机的结构振动智能控制系统仿真研究[J]. 袁佑新, 吴妍, 陈静, 卢曰万. 可编程控制器与工厂自动化. 2006
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