基于融合智能算法斜拉桥振动控制Benchmark问题的混合控制策略研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308174
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Many control strategies and devices have been developed and investigated to protect structures against natural hazard such as earthquake.The control of very flexible and large structures such as cable-stayed bridges is a unique and challenging problem.Benchmark control problem for seismic response of cable-stayed brdige(Emerson memorial bridge) has been presented in the Second International Conference on Vibration Control. Researcher must define the devices, algorithms to be used in the proposed control strategy. This Benchmark model is used as the research object in the project.The aim of the study is to investigate the application of the hybrid control strategy and the hybrid intelligent control algorithm, in reducing the displacement of the deck as well as base shear and moments at the base of the towers. In the first part of the project, the mechanical properties of the new Electromagnetic drive active mass damper (EMD) is identified by the method of the fuzzy neural network, and the smart power-electric relation is established. A hybrid control strategy combining passive and active control systems is proposed for the benchmark bridge problem. In this hybrid control strategy, passive rubber bearings are used as passive control devices.The passive control strategy has a great role for the effectiveness of control performance. A total of 24 electromagnetic drive active mass damper (EMD), which are used in the benchmark problem, are employed.The actuators have a capacity of 1000 kN. Based on artificial neural networks, fuzzy logic, genetic algorithms and other intelligent algorithms, hybrid intelligent control algorithm is adopted. A set of sixteen criteria have been developed to evaluate the capabilities of each control strategy. Three Benchmark historical earthquakes(El Centro earthquake,Mexico city earthquake,Gebze earthquake) are researched respectively. At last numerical simulations results of the hybrid control strategy are obtained. The performance of the proposed hybrid control design is compared to that of the passive control design and active control design. Finally, the robustness of the control system stiffness error caused by structural modeling is researched, one or a few Benchmark seismic waves are used to be example, the three test conditions, stiffness variation from -15%, 0% and 15% are calculated respectively.And the effectiveness,feasibility and robustness of the cable-stayed bridge with the EMD vibration control system is investigated.?
以国际桥梁界地震激励下进行振动控制研究的斜拉桥Benchmark模型(Emerson memorial bridge)为研究对象,利用模糊神经网络模拟新型电磁驱动主动质量阻尼器(EMD)的力学特性,建立其力电关系的智能模型,为工程中的计算仿真以及实时在线控制实施提供有效保障;综合运用EMD系统及合成橡胶支座,形成主动控制+被动控制的混合控制策略;设计基于人工神经网络、模糊推理、遗传算法等智能算法的融合智能算法,选取目标控制函数,设计16项控制效果指标,使桥梁结构在每一时刻根据结构状态和所受外荷载情况进行最优控制,及时消减结构的动力响应,对比分析采用混合控制策略和单一控制策略的有效性;最后针对结构建模中由于刚度误差引起的控制系统鲁棒性问题,以某个或某几个Benchmark地震波输入为例,设计3种试验工况,刚度变异从-15%、0%到15% ,分别仿真结构动力响应,评价该振动控制系统的鲁棒性。

结项摘要

目前我国正面临一个新的地震活跃期,如何对桥梁等生命线工程进行合理抗震设防,尽量减小地震过程中次生灾害的发生,加快救援速度,是工程研究人员急需解决的难题。1972 年美籍华裔J.T.P.Yao 提出结构振动控制概念以来,它已被理论和实践证明是结构抵抗地震破坏的有效手段。传统的桥梁结构控制振动对策是通过增强桥梁本身的抗力实现的,是消极被动的结构对策。结构振动控制是门新兴交叉学科,综合了控制论、计算机等多领域高新技术,在结构某些部位设置控制装置,当结构振动时,施加一组控制力或调整结构动力特性,减小或抑制结构振动反应。. 本课题以国际桥梁界地震激励下进行振动控制研究的斜拉桥Benchmark模型为研究对象,各国学者经过近十年科学研究,控制策略用到了被动控制(粘性、粘弹性阻尼器等)、半主动控制(MR阻尼器等)、主动控制(液压或伺服电机AMD)、混合控制(被动控制与半主动控制或主动控制组合);控制算法运用了各种传统控制算法(LQG算法、滑移模态控制算法等),模糊推理算法。对该桥振动控制的Benchmark 问题,新的研究趋势为综合运用各种智能算法形成融合智能控制算法,采取混合控制策略,展开控制效果的数值仿真分析。主动质量阻尼器和磁流变阻尼器有成熟的数学模型,利用人工神经网络学习数学模型输入/输出数据的映射关系,建立控制装置的智能模型。为了改善智能模型的学习性能,引入遗传算法寻找人工神经网络最优连接权值。控制装置智能模型用于桥梁结构在线振动控制,节约计算时间,方便快捷,有效减少时间滞后问题带来的影响。. 利用模糊神经网络模拟新型电磁驱动主动质量阻尼器(EMD)的力学特性,建立其力电关系的智能模型,为工程中的计算仿真以及实时在线控制实施提供有效保障;综合运用EMD系统及合成橡胶支座,形成主动控制+被动控制的混合控制策略;设计基于人工神经网络、模糊推理、遗传算法等智能算法的融合智能算法,选取目标控制函数,设计16项控制效果指标,使桥梁结构在每一时刻根据结构状态和所受外荷载情况进行最优控制,及时消减结构的动力响应,对比分析采用混合控制策略和单一控制策略的有效性;最后针对结构建模中由于刚度误差引起的控制系统鲁棒性问题,以某个或某几个Benchmark地震波输入为例,设计3种试验工况,刚度变异从-15%、0%到15% ,分别结构动力响应,评价控制系统鲁棒性。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基准斜拉桥的智能主动控制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Structures and Buildings
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ruiguang Hu;Jianguo Wang;Liang Chen;Cheng Chen
  • 通讯作者:
    Cheng Chen
大跨度连续梁桥悬臂施工监控策略方法探讨
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    科技创新导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡锐光;何敏
  • 通讯作者:
    何敏
桩土作用对连续梁桥抗震性能的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    公路工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡锐光;何敏;郑宗平;王昭阳
  • 通讯作者:
    王昭阳
基于不同规范的钢结构连续梁桥反应谱法分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    合肥工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡锐光;何敏;陈成
  • 通讯作者:
    陈成

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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