文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
大跨空间网格结构风振的神经网络控制研究
姓名:郭军慧
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:周岱
20080101
大跨空间网格结构风振的神经网络控制研究
摘要
大跨空间结构因其突出优点而被广泛应用于各类重要建筑。此类
结构通常自振频率较低,对脉动风荷载等振动荷载敏感,有时在风荷
载作用下会发生较大振动,影响结构的正常使用及安全。空间网格结
构是大跨空间结构的常见形式。目前对于此类结构风振响应及其控制
的研究不多。由于其体型巨大、结构复杂、存在时滞,利用传统方法
对其进行振动控制效果受到局限。研究大跨空间网格结构风致振动的
有效控制方法十分重要。
本文阐述各类结构振动控制方法的特点,针对大跨空间网格结构
风振控制的困难,指出神经网络控制方法的适用性。详细分析了神经
网络的特点、网络结构、学习算法及改进研究现状。重点研究了大跨
空间网格结构风致振动的改进神经网络控制方法及控制系统中时滞
问题的神经网络补偿方法。对神经网络控制系统存在的主要问题进行
了简要探讨。
对大跨空间网格结构风致振动的改进神经网络控制研究,系统分
析了风荷载模拟技术;结合经验公式法及实验比较法对神经网络的结
构进行优化,利用 Levenberg-Marquardt 算法改进传统神经网络的误
差反向传播算法,提高了一阶收敛速度;基于两个改进人工神经网络
的组合运用,针对结构动力响应,建立了一种可预测有效控制力的神
经网络预测控制策略。
在控制系统时滞的神经网络补偿方法研究中,介绍了系统时滞的
产生机理及传统时滞解决方法;利用单个神经网络代替两个神经网络
组成的控制系统,完成辨识动力响应和预测控制力的功能,减少时滞
的产生环节。利用神经网络结合传统时滞补偿方法,弥补传统方法具
有的数值计算困难、不适用于多自由度体系等缺点。采用神经网络方
法,进行多步预测补偿大跨空间网壳结构风振控制系统中的时滞。
关键词:大跨空间网格结构,风荷载,结构振动控制,神经网络控制,
Levenberg-Marquardt(LM)算法,时滞
THE STUDY ON WORK CONTROL FOR
WIND-INDUCED VIBRATION OF LONG-SPAN SPATIAL
LATTICED STRUCTURE
ABSTRACT
Due to their outstanding advantages,large-span spacial structures
are widely used in many important buildings, which are usually with low
frequency and quite sensitive to pulsating wind loads. Wind loads may
result in remarkable structural vibration of such structures and cause
problems in its general conditions of use and safety. However, the studies
on wind-induced vibration and its control of the spatial reticulated shell
structures rarely appear in the literatures. Moreover, due to the huge size,
complicated shape and time delay, the vibration control for such
structures with traditional methods are quite difficult. Hence, it is
important to set up effective control methods for the wind-induced
dynamic responses of long-span spatial reticulated shell structures.
In this study, the characteristic of some structural vibration control
method was clarified, and the applicability of work control was
pointed out.