文档介绍：万声声黄决拿硕士学位论文
一
万声璧次掌硕士学位论文
第一章绪论
引言
控制理论的发展与面临的挑战
历史与目前的研究概况
新型主动控制算法的迫切性
本文的主要研究内容
万声璧头梦硕士学位论文第一章绪论
引言
近年来世界各地地震经验的积累,以及高层结构形式的多样
化,使得广大结构学者逐渐认识到传统的建筑抗震设计方法存在不
可避免的局限性。自从年美籍华裔学者首次提出结构
主动控制以来,结构主动控制技术得到了迅速的发展,取得了丰硕
的成果’。至今已有三十年的发展历史,已经形成了被动控制、半
主动控制、混合控制及主动控制等新型学科。有鉴于结构控制的重
要性,美国在年成立了结构控制研究公开讨论小组,年
成立了结构控制国际联合会,同年召开了第一届国际结构
控制会议在美国洛杉矶,来自个国家位学者发表了篇
论文, 内容涵盖了结构控制的各个方面。
被动控制中的隔震、减震的概念由来已久。据不完全统计
目前世界上采用隔振技术的建筑物已有近栋之多。当前基础隔
震和消能减振技术己相对成熟,因此研究工作主要集中在标准化、
优化设计、细部构造和开发低价、高效、高性能的新产品上。在
我国《建筑抗震设计规范》中己经增加了与隔震和减震相关的内容。
但是被动控制应用于工程有许多的限制,对于隔震技术①在
类场地土上,隔震变得不安全,长周期地震将给隔震建筑带来负面
影响②隔震只适用于高度较低、高宽比较大的建筑③隔震对结
构进行风振控制比较困难。
主动控制是在结构上装配控制装置, 以阻碍或减小结构的运
动,达到减振效果。主动控制技术不仅可以保护主体结构,还可
以应用于保护子结构、灵敏仪器设备等,同时其所控制的频率范围
也远宽于其它控制方式。主动控制主要具有下述优越性①应用范
围广,对结构形式结构高度和高宽比场地类型都没有太多要求而且
既可以进行结构地震反应控制也可以进行风振反应控制②控制效
果好,理论研究试验分析和工程实例都表明,主动控制技术具有理
想的控制效果,可以有效减小结构物在地震和咫风下的动力反应
③控制系统可靠性好,在不同地震烈度情况下系统都能正常运行。
世纪初叶,起因于解决内燃机的振动问题,开始较系统地
万声士吠掌硕士学位论文第一章绪论
对结构振动进行了研究。近年来,在结构大型化、柔性化、智能化、
高精度控制等方面取得了长足的发展。
在空间技术领域,为了完成各种复杂的任务,航天器通常带有
一系列大型柔性附件,同时对控制精度要求也更高。忽略弹性附件
振动的刚体模型及半刚体模型已不能满足实际工程的要求。大型空
间结构的柔性附件运动己成为系统动力学和控制的一个突出问题。
在军事工业方面,一些新型武器系统要求高精度的稳定平台。
而实战中的复杂环境,各种振源都会导致武器平台产生振动,从而
影响武器系统的跟踪、瞄准和发射精度。因此,武器系统要有很强
的隔振能力,才能满足作战时间短、空域宽、要重复发射等要求。
在土木工程中,随着材料强度的提高和施工技术的进步,工程
规模越来越大,如建筑结构的超高层化等,结构刚度显著降低,舒
适性和抗震性随之恶化。目前,建筑结构控制,包括结构的安全,
使用寿命和人的舒适性等, 已成为最需要优先考虑的重大问题。
由于要求的不断提高和考虑因素的复杂化,传统结构控制机理
与技术在一些工程实际问题中已不能满足要求。随着结构控制应用
的发展, 年代以来,智能结构得到了广泛的关注。智能结构的
出现与智能材料的发展密切相关,智能结构控制系统中的传感器与
作动器件通常为某种智能材料,如压电陶瓷、形状记忆合金、
电磁致伸缩材料、电磁流变材料’“等。将智能材料应用于结构
控制当中,为许多采用常规材料难以解决的结构控制问题开拓了一
条新的解决途径。但智能材料通常具有强非线性与分布参数的特
点,使得智能结构的控制问题成为一类非常具有挑战性课题。
建筑结构振动主动控制技术是一个跨学科的前沿研究领域,它
不仅涉及土木与防灾等工程学科,还涉及结构动力学、控制理论、
材料、电子、计算机等。自然科学虽然目前出现了多种控制方法和
控制装置,但是由于土建结构的巨型化,激励的随机化,结构材料
的非线性,这些特殊性和复杂性使得许多控制理论成果无法应用到
建筑结构主动控制的实际运用中。因此在理论研究和试验验证的基
础上结合结构工程实际,并借鉴其它相关学科的最新研究成果,开
发适用于工程结构的主动控制系统,是使这一技术最终得到工程应
用的关键所在。
万声璧头硕士掌位论文第一章绪论
控制理论的发展与面临