山东大学学报 (工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (5): 13-19.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2019.509
Zhiwei WANG(
),Nan GE*(
),Chunwei LI
摘要:
为了更合理、方便地控制土木工程结构地震动力反应,提出基于反向传播(back propagation, BP)神经网络的结构振动模态模糊控制算法。以结构地震动力反应数据训练神经网络建立结构分析模型,以时域模态坐标作为被控变量,实现系统降阶,使建立模态模糊控制规则所需要的模糊推理数量处于可接受范围内,并以体系能量最小作为控制目标制定控制规则。建立结构动力反应模糊控制数值模型,根据计算地震动力反应评价所提出算法的减震效果。结果表明:经过训练的BP神经网络可以准确地预测结构的地震动力反应,并可以据此建立模糊控制规则。仅对结构第一阶振型采用模态模糊控制就能达到满意的减震效果。采用主动质量驱动(active mass driver, AMD)最优控制力幅作为各楼层控制力的论域时,模态模糊控制减震效果与其存在差距;增大控制力的论域,可以得到更好的减震效果。
中图分类号:
| 1 | 欧进萍. 结构振动控制:主动,半主动,智能控制[M]. 北京: 北京科学出版社, 2003. |
| 2 | 杨世浩, 瞿伟廉, 郑明燕. 用多种群遗传算法优化结构振动模糊控制器[J]. 武汉理工大学学报, 2004, 26 (10): 46- 48. |
| YANG Shihao , QU Weilian , ZHENG Mingyan . Optimization of structural vibration fuzzy controller by multi-population Genetic algorithm[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2004, 26 (10): 46- 48. | |
| 3 | HUNT K J , SHARBARO D , ZHIKOWSKI R , et al. Neural networks for control systems: a survey[J]. Automatica, 1992, 28 (6): 1083- 1112. |
| 4 | 周其节, 徐建闽. 神经网络控制系统的研究与展望[J]. 控制理论与应用, 1992, 9 (6): 569- 577. |
| ZHOU Qijie , XU Jianmin . Research and prospect of neural network control system[J]. Control Theory and Application, 1992, 9 (6): 569- 577. | |
| 5 | 阎石, 林皋, 黎海林. 人工神经网络在结构振动控制中应用[J]. 大连理工大学学报, 2000, 40 (9): 589- 592. |
| YAN Shi , LIN Gao , LI Hailin . The application of artificial neural network in structural vibration control[J]. Journal of Dalian University of Technology, 2000, 40 (9): 589- 592. | |
| 6 | 王隆杰, 毛宗源. 利用神经网络进行推理的模糊控制器[J]. 控制理论与应用, 1994, 11 (4): 508- 512. |
| WANG Longjie , MAO Zongyuan . Fuzzy controller using neural network for reasoning[J]. Control Theory and Application, 1994, 11 (4): 508- 512. | |
| 7 | 黄永安, 邓子辰. 基于瞬时最优控制神经网络的建筑结构主动控制研究[J]. 振动与冲击, 2005, (2): 5- 8. |
| HUANG Yongan , DENG Zichen . Research on active control of building structure based on instantaneous optimal control neural network[J]. Vibration and Shock, 2005, (2): 5- 8. | |
| 8 | 汪权, 韩强强, 王肖东, 等. 地震作用下高层建筑结构的分散神经网络振动控制研究[J]. 计算力学学报, 2019, 36 (1): 77- 82. |
| WANG Quan , HAN Qiangqiang , WANG Xiaodong , et al. Research on vibration control of high-rise building structures under earthquake action based on distributed neural network[J]. Journal of Computational Mechanics, 2019, 36 (1): 77- 82. | |
| 9 | ZIZOUNI K , FALI L , SADEK Y , et al. Neural network control for earthquake structural vibration reduction using MRD[J]. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 2019, 13 (5): 1171- 1182. |
| 10 | 王耀南. 神经网络自适应模糊控制在温度控制系统中的应用[J]. 信息与控制, 1996, 25 (4): 245- 251. |
| WANG Yaonan . Application of neural network adaptive fuzzy control in temperature control system[J]. Information and Control, 1996, 25 (4): 245- 251. | |
| 11 | 张志涌, 杨祖樱. MATLAB教程R2010a[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2011. |
| 12 | 赵婷婷, 谭军, 金春峰. 谈时程分析中地震波的选取[J]. 山西建筑, 2017, 43 (14): 41- 43. |
| ZHAO Tingting , TAN Jun , JIN Chunfeng . Discussion on selection of seismic wave in time history analysis[J]. Shanxi Architecture, 2017, 43 (14): 41- 43. | |
| 13 | 高建思, 王贵君. 基于三角形和高斯模糊化的Mamdani模糊系统表示[J]. 模糊系统与数学, 2018, 32 (2): 25- 31. |
| GAO Jiansi , WANG Guijun . Representation of Mamdani fuzzy system based on triangle and gaussian fuzzification[J]. Fuzzy Systems and Mathematics, 2018, 32 (2): 25- 31. | |
| 14 | 宁响亮.结构振动控制的多目标优化和智能模糊控制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2010. |
| NING Xiangliang. Multi-objective optimization and intelligent fuzzy control for structural vibration control[D]. Harbin: Harbin University of Technology, 2010. | |
| 15 | CLOUGH Way R , PENZIEN Joseph . Dynamics of structures[M]. London, United Kingdom: McGraw-Hill Inc, 1993. |
| 16 | 葛楠, 苏幼坡, 王兴国, 等. 结构TMD控制及AMD最优控制减震效果计算研究[J]. 建筑科学, 2017, 33 (3): 7- 13. |
| GE Nan , SU Youpo , WANG Xingguo , et al. Structural TMD control and AMD optimal control damping effect calculation[J]. Building Science, 2017, 33 (3): 7- 13. | |
| 17 | 王刚, 欧进萍. 基于系统特征响应的结构振动模糊控制规则建立与仿真分析[J]. 振动工程学报, 2002, 15 (1): 82- 85. |
| WANG Gang , OU Jinping . The fuzzy control rules of structure vibration based on system characteristic response are established and simulated[J]. Journal of Vibration Engineering, 2002, 15 (1): 82- 85. | |
| 18 | 张微敬, 王学敏. 基于动态模糊神经网络的结构主动控制仿真分析[J]. 地震工程与工程振动, 2010, 30 (4): 132- 138. |
| ZHANG Weijing , WANG Xuemin . Simulation analysis of structural active control based on dynamic fuzzy neural network[J]. Seismic Engineering and Engineering Vibration, 2010, 30 (4): 132- 138. | |
| 19 | 胡成宝, 王云岗, 凌道盛. 瑞利阻尼物理本质及参数对动力响应的影响[J]. 浙江大学学报(工学版), 2017, 51 (6): 1284- 1290. |
| HU Chengbao , WANG Yungang , LING Daosheng . The influence of rayleigh damping physical essence and parameters on dynamic response[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Edition), 2017, 51 (6): 1284- 1290. |
| [1] | 黄芳,王欣,高国海,沈玲珍,付勋,方宇. 融合主客观评价的图数据Top-k频繁模式挖掘[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(6): 1-12. |
| [2] | 邵孟伟,袁世飞,周宏志,王乃华. 基于BP神经网络和遗传算法的翅片管结构优化[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(6): 76-82. |
| [3] | 邓彬, 张宗包, 赵文猛, 罗新航, 吴秋伟. 基于云边协同和图神经网络的电动汽车充电站负荷预测方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(5): 62-69. |
| [4] | 董明书,陈俐企,马川义,张珠皓,孙仁娟,管延华,庄培芝. 沥青路面内部裂缝雷达图像智能判识算法研究[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(3): 72-79. |
| [5] | 贾轩,许吉凯,任艺婧,刘德才,许强,张利. 基于样本扩容和数据驱动的台区理论线损计算方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(3): 158-164. |
| [6] | 祝明,石承龙,吕潘,刘现荣,孙驰,陈建城,范宏运. 基于优化长短时记忆网络的深基坑变形预测方法及其工程应用[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(3): 141-148. |
| [7] | 李伟豪,王苹苹,许万博,魏本征. 结构先验引导的多模态腰椎MRI图像分割算法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(1): 66-76. |
| [8] | 孙尚渠,张恭禄,蒋志斌,李朝阳. 盾构滚刀磨损的影响因素敏感性分析及预测[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(1): 86-96. |
| [9] | 林振宇,邵蓥侠. 基于盖根堡多项式最佳平方近似的谱图网络[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(5): 93-100. |
| [10] | 常新功,苏敏惠,周志刚. 基于进化集成的图神经网络解释方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(4): 1-12. |
| [11] | 马翔悦,徐金东,倪梦莹. 基于多尺度特征模糊卷积神经网络的遥感图像分割[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(3): 44-54. |
| [12] | 赵涛,张宁,王小超,马川义,田源,张圣涛,杨梓梁. 基于图神经网络轨迹预测的合流区交通冲突预测方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(2): 36-46. |
| [13] | 李璐,张志军,范钰敏,王星,袁卫华. 面向冷启动用户的元学习与图转移学习序列推荐[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(2): 69-79. |
| [14] | 范黎林,刘士豪,李源,毛文涛,陈宗涛. 基于课程正则化的物理信息神经网络渐进式训练策略[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(1): 11-24. |
| [15] | 孙园,曾惠权,欧阳苏建,高佳倩,王绮楠,林智勇. 基于粒子群算法的模糊大脑情感学习非线性系统辨识[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(1): 25-32. |
|