偏心结构的弱抖振滑模控制研究

【摘要】地震灾害是人类社会最严重的自然灾害。由于传统减震方法的局限性,近些年来结构振动控制技术引起了人们的极大关注,结构振动控制技术有安全、经济和效果好的优点。由于在实际中,工程结构和模型参数之间不可避免的存在差异。这种差异会导致系统控制效果降低,因此研究强鲁棒性的控制方法具有重要的意义。滑模变结构控制是一种强鲁棒性主动控制算法,该控制算法有鲁棒性好、稳定性高的优点。该方法的主要缺点就是在控制过程中会产生较大的抖振。由于城市化的加快,现代建筑造型出现了越来越多的偏心结构。地震发生时,结构会发生扭转振动,造成结构物的破坏。为了控制偏心结构的扭转振动,本论文在弱抖振的前提下,采用滑模变结构控制方法研究偏心结构的地震反应。主要进行如下几个方面的研究。针对连续时间系统模型,提出一种含有指数趋近律的连续滑模控制方法,对在一维地震作用下偏心结构进行控制。实例仿真表明,该方法在弱抖振情况下有效地削弱结构的地震动力响应,并且有较好的鲁棒性。针对离散时间系统模型,提出一个含有指数趋近律的离散滑模控制方法,对地震作用下的偏心结构进行控制。实例仿真表明,该方法有效地削弱结构在地震动力响应,并且具有较好的鲁棒性。考虑到在大型结构中安装过多的传感器来量测结构的全部状态是不实际的,而Kalman滤波器能较准确的估计结构的部分状态。本文着重研究了加入Kalman滤波器的离散滑模控制方法对建筑结构进行控制分析。(1)首先设计了加入Kalman滤波器的离散滑模控制方法,将其应用于多层对称结构,仿真结果表明该方法较准确的估计了结构的部分状态,并且有较好的减震效果。(2)由于地震动是多维的,因此本文将该控制方法应用于多层偏心结构。仿真结果表明该方法在弱抖振情况下较准确的估计了结构的部分状态,并且有较好的减震效果。
【作者】刘正洋；
【导师】李志军；
【作者基本信息】西安工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】结构振动控制；偏心结构；扭转反应；滑模变控制；抖振；指数趋近律；鲁棒性；Kalman滤波器；

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