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预测控制研究
姓名:王亮
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:黄真
20080201
上海交通大学申请硕士学位论文大跨空间网格结构风振预测控制研究
大跨空间网格结构风振预测控制研究
摘要
大跨空间结构是现代结构的新形式。由于它能灵活适应建筑师提出的造型、功
能需求,近年来得到了广泛的发展。然而,空间网壳结构的设计中通常将地震作用、
风荷载等等效成静力荷载,而忽略其动力影响。已有研究表明,大跨空间结构的风
振严重性、敏感性不亚于高层高耸、大跨桥梁等结构。因此,如何采用经济、高效
的手段来减少风灾损失,已逐渐成为当前工程界的研究热点。
由于实际动力荷载作用的未知性,传统的结构振动控制策略难以得到系统精准
的控制模型,或导致控制效果下降,且大跨空间结构具有高维的输入-输出系统,更
大大增加了常规控制策略的建模难度。
本文介绍了预测控制算法原理,建立了空间网壳结构风振预测控制系统模型。
采用多种结构响应反馈机制(单自由度、多自由度反馈等)对控制效果进行模拟计
算,并定义衰减函数参考轨迹对传统预测控制算法进行改进,以适应空间网壳结构
的风振抑制。选用两种典型的大跨空间网格结构进行风荷载作用下的预测控制数值
模拟分析,得到较好的控制效果。进一步通过改变空间结构模型的参数,考察预测
控制的鲁棒性。此外,本文还探讨了另一种基于结构动力学方程的 NEWMARK-BETA
预测控制算法,分析了其鲁棒性及各参数变化对控制效果的影响。通过对两种方法
的分析,得出了一些有意义的结论。
关键词:空间结构,风振,预测控制,动态矩阵控制
I
上海交通大学申请硕士学位论文大跨空间网格结构风振预测控制研究
THE MODEL PREDICTIVE CONTROL TO
WIND-INDUCED VIBRATION ON LONG-SPAN SPATIAL
LATTICE STRUCTURES
ABSTRACT
The long-span spatial reticulated structures (LSRS) are significantly of the
contemporary new structure shapes. By virtue of alternatively meeting the Architect’s
figurational and functional requirements, it has been tremendously developed during
previous decades. Nevertheless, the existing structural design codes of LSRS are merely
treating those dynamic loadings of earthquake and wind as the equivalent constant
loadings. There are researches demonstrating that the LSRS’s sensibility and severity to
wind-induced vibration are no less than skyscrapers and bridges. Consequently, how to
reduce the damage of such structures under wind dynamical loads has been ing a
hot-spot of corresponding research.
Because of the difficulty of predicting the dynamic loadings, those classical control
strategies have not yet been able to generate the system model exactly in spatial structures,
or even make worse control effects. On the other hand, the LSRS has plicated
input/output system with high-dimensions, which also strengthens the essibility of
control modeling.