从理论和实验两方面研究了基于行波模型的结构梁响应控制方法.在梁及压电陶瓷作动器等处采用行波理论模型,导出了抑制柔性梁中行波传播的主动控制律及相应的控制补偿器.这是一个具有超越函数的补偿器,并在100～300 Hz的中频段,根据近似拟合的补偿器进行了主动控制实验研究,实验结果达到了50%的良好的控制效果.

为满足节能和集成应用的需要,介绍一种全数字驱动的集成液压执行单元的工作原理,提出一种基于蓄能器的流量平衡策略对单出杆液压缸的流量进行匹配,并采用变频定量液压泵作为动力源,以高速开关阀作为调节装置,以全数字方式对执行机构的位移和力等参数进行控制。建立全数字液压驱动单元的AMESIM仿真模型。仿真结果表明所设计的驱动单元的性能满足要求。

为充分利用结构物内部储水装置的经济性及实用性，调谐类阻尼器有更多样的设计。提出了调谐混合水箱／质量阻尼器（THMD）的概念。分析了由调谐液柱阻尼器（TLCD）与调谐液体阻尼器（TLD）组合而成的混合水箱内水的动力效应对THMD系统控制性能的影响；并提出运用最优动力方法对THMD进行设置。算例分析表明，THMD可取得与TMD相当，优于TLD、TLCD的控制效果；而运用最优动力方法设置的THMD的控制性能明显优于普通方法，并为适应结构物内部使用空间要求提供了更为宽松的条件。

填料密封依靠填料的柔性,对柱塞与填料箱之间的腔室进行填充、减小间隙来达到密封介质的效果。由于填料的补偿性能有限,因此必须保证柱塞与填料箱的同心度。常规的柱塞连接形式存在诸多缺点,该文该文涉及一种可以改善这些缺点的新的连接结构。从理论上分析这种结构的调心原理以及可补偿的定位误差类型,然后通过实验进行验证理论分析的正确性。最终实验表明,该结构能够有效提高柱塞与填料箱的同心度精度,改善密封效果。

针对如何减小往复泵瞬时流量脉动,首先分析了曲柄滑块式往复泵瞬时流量脉动的原因,然后提出了一种液压驱动的平流泵,并利用AMESim和MATLAB搭建了联合仿真模型。由于常规PID难以适应系统的变化,设计了用于3个液压缸控制的自适应模糊PID控制器,利用模糊控制规则,对PID参数进行在线自适应调整。仿真分析表明,液驱平流泵具有良好的流量平稳特性,一个周期内约80%的时间能保持严格意义的平流,其余时间内存在最大幅度约为8.4%的流量脉动,当出口压力在0~0.58 MPa之间变化时,也有良好的流量平稳特性。液驱平流泵与现有平流泵产品结构不同,可为平流泵的设计提供新思路。

基于结构可控性指标、粒子群-差分进化多目标混合群（MOHO）算法及分散控制系统结构随机响应求解提出了-种分散控制系统多目标优化设计方法,对结构分散控制系统的作动器位置、数量、控制器参数和子系统划分进行优化.利用结构可控性指标对作动器最优布置楼层进行确定; 利用多目标混合群优化算法对分散控制系统内各子系统作动器数量和控制器反馈增益进行优化;以随机地震激励下反映结构振动控制效果和控制策略优劣的双指标作为各子控制系统的优化目标函数.针对-12层框架结构,采用提出的分散控制系统多目标优化方法对多种分散控制方案进行有优化设计,并在实际地震动激励下,对优化结果进行时程验证分析,表明该优化方法是稳定、有效可行的,优化得到的分散控制系统较集中控制系统而言有更理想的控制效果.

针对大型土木工程结构提出一种协调分散控制策略;该策略在分散化控制基础上,通过设置一个不受子系统影响的高层协调系统来加强各子控制器对结构的控制能力。基于线性矩阵不等式方法和PID控制理论,推导了能够保证协调系统渐进稳定及系统性能上届最小的最优保性能PID协调控制器;在此基础上,结合极值控制原理,以结构控制效果整体最优为目标设计各子控制器,进而得到协调分散控制系统的反馈控制律;同时利用模拟退火算法对各子控制器进行优化设计;对ASCE 9层Benchmark模型分别进行集中控制、全维分散控制、部分分散控制和协调分散控制优化设计及仿真分析。结果表明,不同地震激励下,协调分散控制较集中控制与分散控制能更好地抑制结构的振动响应,协调控制器与子控制器协同控制下能保障各子系统作动器均处于最大功效工作状态。

依据中国建筑抗震设计规范(GB50011-2010)建立了我国西部具体地区的地震风险概率模型,基于IDA增量动力分析对该地区典型单层钢筋混凝土排架工业厂房结构承载力和地震易损性进行了分析计算,采用三参数分别表征排架厂房结构性和非结构性构件地震损伤并进一步加权计算了单层工业厂房全寿命期地震损失成本,计算中包括结构荷载、材料特征值、外加地震荷载等有关参数变量不确定性采用蒙特卡洛(Monte Carlo Sampling,MCS)随机样本予以考虑,研究得到了该地区单层排架工业厂房结构的地震巨灾保险费用统计值在12.78元~12.86元/年m^2,验证了技术分析路径的可行性,通过对统计结果值的特征分析,单层钢混排架结构厂房的地震年均成本直接费用CoV偏差在1.11-1.12%之间。

模拟地震振动台系统是一个非线性系统，带有负载的系统更是一个非线性系统，但在系统的控制策略中，系统在工作点附近通常可以看作近似线性的。对系统的频率响应函数的估计通常使用H1估计器或H2估计器，H1估计器为欠估计，而H2估计器为过估计，二者估计的误差都比较大。因此对于模拟地震振动台系统该文采用一种介于二者中间的估计器Hm，其参数利用微分进化算法进行估计，使Hm更接近系统的真实频率响应函数H，从而减少了振动台系统迭代控制的次数，减小对负载特性的影响。

为满足节能和集成应用的需要，介绍一种全数字驱动的集成液压执行单元的工作原理，提出一种基于蓄能器的流量平衡策略对单出杆液压缸的流量进行匹配，并采用变频定量液压泵作为动力源，以高速开关阀作为调节装置，以全数字方式对执行机构的位移和力等参数进行控制。建立全数字液压驱动单元的AMESIM仿真模型。仿真结果表明所设计的驱动单元的性能满足要求。