应用MR阻尼器的毗邻结构地震反应半主动与模糊控制

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结构振动控制技术是减轻地震灾害的一种有效可行的方法,而在结构控制的众多手段中,应用智能材料的控制手段逐渐显示了其独特的优势。磁流变(简称MR)阻尼器是一种应用MR智能流体的控制装置,该装置在结构振动领域拥有广阔的应用前景。因此应用MR阻尼器对结构进行振动控制已经成为国内外众多学者的研究热点之一。本文应用MR阻尼器对毗邻结构地震反应实施半主动与模糊控制,主要研究工作包括以下三个方面:(1)系统总结了MR流体的基本性质和MR阻尼器的几种工作模式。包括MR阻尼器的几种出力模型,如Bingham模型、修正的Bingham模型、Bouc-Wen模型和修正的Bouc-Wen模型等。(2)建立了毗邻结构模型并根据该模型建立了毗邻结构运动方程,运用线性二次型经典最优控制算法(LQR控制)、瞬时最优控制算法(IOC控制)和经典线性最优控制算法(COC控制),选择了限幅半主动控制律,在El-Centro波、Taft波和天津波三种地震波激励下,利用MRF-04K阻尼器的修正Bouc-Wen模型作为阻尼器出力模型,进行了毗邻结构地震反应半主动控制仿真分析,得到了良好的控制效果。(3)基于模糊控制的概念和相关理论,通过选择不同的隶属函数形状,将输入划分为不同的模糊论域,选择输出电流的不同输出方式制定了不同的模糊控制策略对毗邻结构在El-Centro波、Taft波和天津波三种地震波激励下的响应进行了模糊控制分析,得到了较好的控制效果。进一步分析了模糊论域划分个数和隶属函数形状对毗邻结构地震反应模糊控制的影响。得出以下结论:运用MR阻尼器的半主动控制和模糊控制对毗邻结构地震反应均有较好的控制效果。两者均能通过控制输入电流来调节阻尼力的大小,发挥MR阻尼器的性能。且半主动控制方式中的半主动控制律和模糊控制中隶属函数对控制效果有很大影响,而模糊控制策略中的模糊论域个数对控制效果的影响并不大。
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