·1100· 工程科学学报，第41卷，第8期 制算法 从图24中可以看出，相比于基础隔震结构，主 表3隔震层底部剪力峰值 动控制下的受控结构能在很短时间收敛至平衡点， Table 3 Peak value of bottom shear force in the isolation layer 且非光滑控制下的受控结构响应收敛范围小于 剪力峰值/(103kN) 控制策略 LQG控制，说明非光滑控制算法的抗扰能力优于 LK0676波 LK0714波 人工波 LQG控制 隔震 9.602 9.098 8.029 LOG 8.910 8.317 7.107 5结论 非光滑 6.678 6.903 5.672 本文设计了基于滚轴支座基础智能隔震结构的 4.5主动控制力分析 非光滑控制算法，推导了非光滑控制算法下智能隔 前面对比了隔震、非光滑主动控制、LQG主动 震控制系统的稳定性，对比分析了基础隔震、LQG 控制下滚轴支座基础隔震结构的响应，可以看出智 控制和非光滑控制对结构响应的控制效果，得到以 能主动控制具有良好的控制效果，且非光滑主动控 下主要结论： 制在一定程度上比LQG主动控制对受控结构振动 (1)提出的针对轴支座基础智能隔震结构的非 的抑制效果要好.两种主动控制算法的主动控制力 光滑控制算法具有良好的减振性能，可有效控制结 曲线见图21~23 构地震响应，整体控制效果优于经典的QG控制 从图中可以看出，LK714波非光滑主动控制力 算法 在比LQG控制力输出稍大，但其他两条地震波下控 (2)提出的非光滑主动控制算法采用更少的反 制力峰值小于LQG主动控制 馈量—隔震层位移和速度，即可实现结构的振动 4.6控制器稳定性分析 控制，且控制效果良好，相比较经典LQG控制算法， 若结构的初始位移值为50mm,则基础隔震结 在实际工程中更容易实现. 构、LQG控制智能隔震结构、非光滑智能隔震结构 (3)提出的非光滑主动控制算法具有良好的稳 的复位情况见图24 定性，能以更快的速度使受控结构收敛于平衡点. 10 1.0r …基础隔震 (b) 一非光滑主动 05 ·=1.0G主动 15 15 …基础隔震 非光滑主动 -一-LQG主动 20 -100 5 10 15 20 时间/s 时间s .0 …基础隔震 非光滑主动 -LQG主动 0.5 10 20 时间s 图20三种波作用下结构隔震层底部剪力曲线.(a)LKO676波作用下结构隔震层底部剪力曲线：(b)LK0714波作用下结构隔震层底部 剪力曲线：（©）人工波作用下结构隔震层底部剪力曲线 Fig.20 Bottom shear force of structural isolation layer under three waves:(a)bottom shear force of structural isolation layer under;(b)bottom shear force of structural isolation layer under LK0714 wave;(c)bottom shear force of structural isolation layer under artificial wave工程科学学报,第 41 卷,第 8 期 制算法. 表 3 隔震层底部剪力峰值 Table 3 Peak value of bottom shear force in the isolation layer 控制策略 剪力峰值/ (10 3 kN) LK0676 波 LK0714 波 人工波 隔震 9郾 602 9郾 098 8郾 029 LQG 8郾 910 8郾 317 7郾 107 非光滑 6郾 678 6郾 903 5郾 672 4郾 5 主动控制力分析 前面对比了隔震、非光滑主动控制、LQG 主动 图 20 三种波作用下结构隔震层底部剪力曲线 郾 (a) LK0676 波作用下结构隔震层底部剪力曲线; (b) LK0714 波作用下结构隔震层底部 剪力曲线; (c) 人工波作用下结构隔震层底部剪力曲线 Fig. 20 Bottom shear force of structural isolation layer under three waves: ( a) bottom shear force of structural isolation layer under; ( b) bottom shear force of structural isolation layer under LK0714 wave; (c) bottom shear force of structural isolation layer under artificial wave 控制下滚轴支座基础隔震结构的响应,可以看出智 能主动控制具有良好的控制效果,且非光滑主动控 制在一定程度上比 LQG 主动控制对受控结构振动 的抑制效果要好. 两种主动控制算法的主动控制力 曲线见图 21 ~ 23. 从图中可以看出,LK714 波非光滑主动控制力 在比 LQG 控制力输出稍大,但其他两条地震波下控 制力峰值小于 LQG 主动控制. 4郾 6 控制器稳定性分析 若结构的初始位移值为 50 mm,则基础隔震结 构、LQG 控制智能隔震结构、非光滑智能隔震结构 的复位情况见图 24. 从图 24 中可以看出,相比于基础隔震结构,主 动控制下的受控结构能在很短时间收敛至平衡点, 且非光滑控制下的受控结构响应收敛范围小于 LQG 控制,说明非光滑控制算法的抗扰能力优于 LQG 控制. 5 结论 本文设计了基于滚轴支座基础智能隔震结构的 非光滑控制算法,推导了非光滑控制算法下智能隔 震控制系统的稳定性,对比分析了基础隔震、LQG 控制和非光滑控制对结构响应的控制效果,得到以 下主要结论: (1)提出的针对轴支座基础智能隔震结构的非 光滑控制算法具有良好的减振性能,可有效控制结 构地震响应,整体控制效果优于经典的 LQG 控制 算法. (2)提出的非光滑主动控制算法采用更少的反 馈量———隔震层位移和速度,即可实现结构的振动 控制,且控制效果良好,相比较经典 LQG 控制算法, 在实际工程中更容易实现. (3)提出的非光滑主动控制算法具有良好的稳 定性,能以更快的速度使受控结构收敛于平衡点. ·1100·