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目录 1

第1章　绪论 1

1.1　结构振动控制 1

1.2　智能阻尼器和结构半主动控制 3

1.3　智能控制算法 5

1.4　MR阻尼器半主动控制算法 7

1.4.1　基于Lyapunov稳定性理论的控制 8

1.4.2　分散式开关控制 9

1.4.3　最大能耗控制 9

1.4.4　部分最优控制 10

1.4.5　均匀调节摩擦力控制 11

1.5　本书主要内容 12

第2章　半主动控制系统 15

2.1　MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑半主动控制系统 15

2.2.1　结构模型 16

2.2　结构模型设计 16

2.2.2　独立主楼 17

2.2.3　独立裙房 19

2.2.4　原结构 20

2.2.5　单阻尼器耦联结构 20

2.2.6　多阻尼器耦联结构 20

2.3.1　结构模型参数、自振频率和振型计算系统开发 23

2.3.2　独立主楼、独立裙房和原结构的质量与侧移刚度矩阵 23

2.3　结构模型参数、自振频率和振型计算 23

2.3.3　结构模型的自振频率和振型计算 25

2.4　结构模型动态特性测试 26

2.4.1　结构模型动态特性测试系统设计 26

2.4.2　加速度传感器的布置及参数设置 26

2.4.3　信号采样频率的确定 27

2.4.4　结构模型动态特性测试结果分析方法 28

2.4.5　结构模型动态特性计算值与测试结果的比较 30

2.5.2　独立主楼、独立裙房和原结构的地震反应方程 34

2.5.1　无MR阻尼器的单质点水平运动方程 34

2.5　地震反应方程 34

2.5.3　MR阻尼器耦联的单质点水平运动方程 35

2.5.4　MR阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应方程 36

2.6　电流控制器 36

2.6.1 电流控制器调节原理 37

2.6.2　电流控制器的操作方式 37

2.6.3　电流控制器的特性测试 38

2.7.2　测试系统建立 39

2.7.1　MR阻尼器的选取 39

2.7　MR阻尼器特性测试与建模 39

2.7.3　MR阻尼器的特性测试 40

2.7.4　摩擦型MR阻尼器的动态特性方程 42

第3章　逻辑控制 43

3.1　逻辑控制的基本概念 43

3.1.1　逻辑上的概念及术语 43

3.1.2　系统运动的概念及术语 43

3.2　逻辑控制的数学工具——泛布尔代数 44

3.1.3　逻辑控制模型及逻辑控制 44

3.3　逻辑控制系统组成 46

3.4　逻辑控制原理 47

3.5　逻辑控制的特点 47

3.6　逻辑控制的工业应用 48

3.6.1　纸机纸张定量智能逻辑控制 48

3.6.2　空调机温度智能逻辑控制 50

第4章　半主动逻辑控制方法 55

4.1　基于速度和位移反馈的单MR阻尼器半主动逻辑控制方法 55

4.1.1　逻辑控制A的控制规则 55

4.1.2　逻辑控制A的逻辑控制模型 57

4.1.3　逻辑控制A的输出变换 58

4.2　基于加速度反馈的单MR阻尼器半主动逻辑控制方法 58

4.2.1　逻辑控制B的控制规则 58

4.2.2　逻辑控制B的逻辑控制模型 59

4.3　柔性的单MR阻尼器半主动逻辑控制方法 60

4.2.3　逻辑控制B的输出变换 60

第5章　仿真研究 61

5.1　仿真输入 61

5.2　MR阻尼器仿真 62

5.3　结构地震反应仿真 63

5.3.1　结构地震反应仿真系统设计 63

5.3.2　结构仿真模型 64

5.3.3　结构地震反应仿真结果 64

5.3.4　仿真结果比较分析 66

5.4　单阻尼器耦联结构地震反应仿真系统设计 66

5.5　Passive off控制仿真结果 70

5.6　逻辑控制A、逻辑控制B和逻辑控制C控制仿真结果 71

第6章　振动台试验系统及软件设计方法 74

6.1　振动台试验系统设计 74

6.2　地震模拟振动台 75

6.3　试验控制系统设计 75

6.3.1　dSPACE实时仿真系统开发方法 76

6.3.2 dSPACE硬件系统 77

6.3.3 dSPACE软件系统 79

6.4　结构响应的获取方法 80

6.4.1　传感器布置的一般原则 80

6.4.2　结构响应的获取方法 80

6.5　试验软件设计方法 81

6.5.1　控制程序设计方法 81

6.5.2　试验控制平台设计方法 82

6.5.3　试验结果的处理分析程序设计方法 82

6.6　自动数据分解法 83

第7章　单阻尼器耦联结构半主动逻辑控制振动台试验 84

7.1 EI-Centro地震波 84

7.2　控制程序设计 84

7.2.1　信号处理 85

7.2.2　控制器 88

7.2.3　输出 88

7.3　试验控制平台设计 90

7.4　结构地震反应的振动台试验结果 93

7.5 Passive off控制试验结果比较分析 94

7.6　逻辑控制试验结果比较分析 97

第8章　半主动逻辑控制方法控制性能研究 102

8.1　部分最优控制 102

8.1.1　次最优闭环控制 102

8.1.2　部分最优控制算法 103

8.2　部分最优控制试验 104

8.3　不同激励下的地震模拟振动台试验 106

8.4　控制性能分析 114

第9章　多阻尼器耦联结构半主动逻辑控制 118

9.1　多MR阻尼器半主动控制 118

9.2　观测点的选取 119

9.3　基于速度和位移反馈的多MR阻尼器半主动逻辑控制方法 120

9.3.1 多观测点逻辑控制D 120

9.3.2　单观测点逻辑控制D 122

9.4　基于加速度反馈的多MR阻尼器半主动逻辑控制方法 123

9.4.1 多观测点逻辑控制E 123

9.4.2　单观测点逻辑控制E 124

9.5　柔性的多MR阻尼器半主动逻辑控制方法 125

9.5.1 多观测点逻辑控制F 125

9.5.2　单观测点逻辑控制F 125

9.6　试验系统及其控制系统设计 126

9.7　振动台试验及其结果比较分析 128

9.7.1 Passive off控制地震反应振动台试验 128

9.7.2　单观测点逻辑控制地震反应振动台试验 130

9.7.3 多观测点逻辑控制地震反应振动台试验 134

9.7.4　多观测点逻辑控制与单观测点逻辑控制的控制试验结果比较 135

9.7.5　逻辑控制D、逻辑控制E和逻辑控制F控制性能比较分析 136

9.8　逻辑控制D、逻辑控制E和逻辑控制F的适应性和鲁棒性 138

9.9　半主动控制系统可靠性分析 139

参考文献 141