磁流變阻尼器及其與結構耦合系統(tǒng)的非參數(shù)化建模研究.pdf

1、土木工程結構的建模是對其進行控制以及監(jiān)測與識別的基礎，是土木工程領域重要的課題之一。建立能準確反映結構的動力響應的而且簡單實用的模型對實現(xiàn)有效的控制、模型修正、性能評估具有重要意義。土木工程結構的復雜性、材料和結構層次所反映出的非線性、不確定性，特別是安裝有不同控制裝置的結構體系由于結構裝置本身的動力特性、復雜性以及安裝誤差等，這些因素的存在會給結構-控制裝置耦合系統(tǒng)的建模帶來困難。然而離散化有限單元模型往往難以真實反映實際結構的動力特

2、性，所以直接根據(jù)結構的動力響應的實測結果對結構進行建模是一種好的選擇。 安裝有各種控制設備的結構系統(tǒng)由于控制元件的非線性特性代表了一種典型的非線性系統(tǒng)。對控制元件及其與結構之間的耦合系統(tǒng)進行建模具有重要意義。磁流變阻尼器作為一種典型的控制裝置，因其具有耗能小、反應速度快等一系列優(yōu)點使得其在土木結構中得到了廣泛的應用。對其建立其方便而準確的計算模型很有必要，又因為以往的參數(shù)模型太過復雜、計算困難，本文運用具有大規(guī)模并行性、冗余性、

3、容錯性、本質的非線性及自組織自學習自適應能力等特點的人工神經(jīng)網(wǎng)絡對阻尼元件及其與結構的耦合系統(tǒng)進行了建模研究。 本文主要進行了以下三個方面的工作： (1)對一種典型的磁流變阻尼器進行了性能試驗，利用實驗實測數(shù)據(jù)建立了阻尼器的Bingham模型、雙曲正切模型兩種參數(shù)模型以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡的正向和逆向模型，對三種計算模型進行了仿真分析，并與試驗結果進行對比研究，結果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡模型比兩種參數(shù)模型能更好地模擬阻尼器的動態(tài)性能。

4、 (2)分別采用雙曲正切模型和神經(jīng)網(wǎng)絡模型編制了Matlab程序，對安裝有磁流變阻尼器的結構系統(tǒng)進行了動力響應分析。結果表明，作為一種非參數(shù)化模型，基于神經(jīng)網(wǎng)絡的磁流變阻尼器模型能很好地用于結構動力響應分析，由于其并行計算特點，可以減輕計算工作量。 (3)利用神經(jīng)網(wǎng)絡對一個裝有磁流變阻尼器的多層鋼框架結構進行了非參數(shù)化建模研究，建立了4種不同的神經(jīng)網(wǎng)絡模型。研究結果表明神經(jīng)網(wǎng)絡能很好地預測結構的響應，為非線性結構系統(tǒng)的建