1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的質(zhì)量阻尼主動(dòng)控制分析專(zhuān)業(yè):控制理論與控制工程碩士生:婁衛(wèi)波指導(dǎo)教師：段中興教授摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，超高層建筑的不斷興起，使得人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性與舒適性提出了更高的要求。提高建筑的抗震、抗風(fēng)能力是目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。土木結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制研究是結(jié)構(gòu)抗震研究的重大突破，它依靠振動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)或被動(dòng)控制來(lái)控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，在現(xiàn)代工程應(yīng)用中極為廣泛。本文以某高層建筑結(jié)構(gòu)受地震激勵(lì)為例，采用

2、主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（AMD）對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震主動(dòng)控制進(jìn)行了控制算法研究和計(jì)算機(jī)仿真分析。研究了高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)中作動(dòng)器最優(yōu)主動(dòng)控制力的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，分析了傳感器布置位置與數(shù)目對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，提出采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法來(lái)研究高層建筑結(jié)構(gòu)中傳感器的優(yōu)化布置問(wèn)題，通過(guò)二重結(jié)構(gòu)的遺傳編碼實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)目的最優(yōu)設(shè)計(jì)，并且通過(guò)遺傳算子概率的自適應(yīng)取值得到遺傳算法的全局最優(yōu)解。結(jié)果表明，改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對(duì)傳感器的布置可以取得很

3、好的優(yōu)化效果。其次，分析了主動(dòng)質(zhì)量阻尼控制系統(tǒng)的控制原理，確定了控制系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)的表達(dá)式，獲得了控制權(quán)矩陣Q和R的取值；采用線(xiàn)性二次型最優(yōu)控制算法（LQR）設(shè)計(jì)了作動(dòng)器的最優(yōu)主動(dòng)控制力，同時(shí)分析了主動(dòng)控制力對(duì)結(jié)構(gòu)特征的影響，討論了系統(tǒng)時(shí)滯對(duì)主動(dòng)控制系統(tǒng)的影響，并通過(guò)移相法進(jìn)行補(bǔ)償，提高了主動(dòng)控制效果。最后，通過(guò)MATLAB計(jì)算機(jī)仿真分析，仿真結(jié)果表明，主動(dòng)控制裝置改變了原結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼，通過(guò)主動(dòng)控制算法設(shè)計(jì)最優(yōu)控制力能夠有效地減小結(jié)構(gòu)