【摘 要】
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随着科技的进步和社会的发展,大跨空间结构已经在国内外得到了广泛的工程应用。然而,在强动力荷载作用下,这类结构往往会发生较大幅度的振动,如果不对其进行振动控制,往往会
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随着科技的进步和社会的发展,大跨空间结构已经在国内外得到了广泛的工程应用。然而,在强动力荷载作用下,这类结构往往会发生较大幅度的振动,如果不对其进行振动控制,往往会影响整个建筑物的正常使用甚至造成破坏。另外,大跨空间结构具有复杂的结构形式,很难对其进行精确的建模,这就导致依赖精确模型的传统控制方法很难满足大跨空间结构较高的抗震性能要求。因此,开展大跨空间结构振动控制的动力学研究具有重要的理论意义和工程应用价值。模糊控制是一种依赖于规则的控制方法,并且不需要精确的结构模型。本文采用模糊控制方法,以超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简称GMM)制作的GMM作动器为基础,研究大跨空间结构的振动控制技术。主要内容如下:(1)研究了GMM的磁致伸缩机理和工作特性,并在此基础上,研发了一种新型的GMM作动器,并通过试验对这种GMM作动器的输出性能进行了研究,分析了输入电流、激励磁场以及输出力之间的耦合关系,建立了电.力转换方程,为实现大跨空间结构的振动控制提供了依据。(2)分析了主动控制系统的工作原理,建立了受控系统的空间状态方程,并以空间桁架为例,阐述了受控结构质量矩阵、刚度矩阵和控制力位置矩阵的集成方法,为大跨空间结构的模型建立提供了理论依据。(3)研究了模糊控制的基本原理,分析了模糊控制系统的基本组成,详细阐述了模糊控制器的实现原理和方法,并利用该原理制作了相应的模糊控制器。通过选择合适的比例因子和量化因子,将这种模糊控制器应用于大跨空间网架结构的振动控制之中,以实现其模糊振动控制。(4)在作动器优化配置的基础上,应用MATLAB软件编制了相应的模糊控制程序,并对大跨空间网架结构的模糊振动控制进行了计算机分析。分析结果表明,模糊控制能够有效地降低大跨空间结构的振动反应,是一种较好的结构振动控制方法。
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