專(zhuān)利名稱(chēng)：建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)時(shí)修正的改進(jìn)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在受到諸如地震或風(fēng)等外力作用下控制建筑結(jié)構(gòu)位移(或振動(dòng))的方法及其裝置，該裝置采用新型阻尼/耦合設(shè)備并安裝在建筑結(jié)構(gòu)上；本發(fā)明特別涉及一種利用新設(shè)備來(lái)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)(質(zhì)量、阻尼、剛度系數(shù))的方法及其裝置，新設(shè)備采用一種按照由新近提出的控制法則的安裝方式進(jìn)行安裝。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)受到足夠強(qiáng)的外力作用時(shí)，例如颶風(fēng)或者中度到重度震級(jí)的地震，建筑結(jié)構(gòu)可能會(huì)倒塌。為了改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)抗擊上述外力使其免遭破壞或倒塌的能力，已經(jīng)提出了許多方法。這些方法包括使建筑結(jié)構(gòu)固定而不偏斜或撓性，將建筑結(jié)構(gòu)安置于地表從而使其能夠相對(duì)于地表面運(yùn)動(dòng)以及將建筑結(jié)構(gòu)與一定質(zhì)量物體耦合在一起或解耦合以改變其共振頻率等。在Kobori發(fā)明的美國(guó)專(zhuān)利5036633中示出了這樣一個(gè)例子，其中一個(gè)裝置被揭示用來(lái)控制建筑結(jié)構(gòu)在地震振動(dòng)和/或風(fēng)吹等外力作用下作出的響應(yīng)，控制設(shè)備包括固定于建筑結(jié)構(gòu)支撐件上的可變剛度裝置、設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)與剛度變化裝置之間的可變阻尼裝置以及經(jīng)過(guò)編程用來(lái)監(jiān)視對(duì)著建筑結(jié)構(gòu)沖擊的外力并通過(guò)選擇合適的阻尼系數(shù)可控制可變阻尼裝置的計(jì)算機(jī)，合適的阻尼系數(shù)使建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)于所監(jiān)視外力不出現(xiàn)共振。Kobori的上述和其它專(zhuān)利以及其他專(zhuān)利都基于反饋控制原理，該原理包括根據(jù)預(yù)測(cè)的地面運(yùn)動(dòng)來(lái)改變剛度以避免共振，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的阻尼標(biāo)準(zhǔn)來(lái)改變阻尼系數(shù)以及通過(guò)鎖定或松開(kāi)設(shè)置在局部部件各端之間的設(shè)備來(lái)改變局部部件的剛度。已有技術(shù)方法強(qiáng)調(diào)的是確定單獨(dú)的建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)抑制設(shè)備，無(wú)法對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行分析。而且，已有技術(shù)的分析總是集中在建筑結(jié)構(gòu)的單個(gè)平面內(nèi)，無(wú)法進(jìn)行三維分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種控制建筑結(jié)構(gòu)以盡量減少其隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)的方法及其裝置，它通過(guò)實(shí)時(shí)修正建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力、撓變、破壞性能量以及由諸如地震、風(fēng)、交通事故之類(lèi)多方向負(fù)荷和/或其它類(lèi)型的環(huán)境負(fù)荷引起的毀壞的成本-效果控制。該控制是利用基于非線性、時(shí)變和自適應(yīng)控制原理的控制設(shè)備來(lái)完成的；這種控制設(shè)備使得系統(tǒng)更堅(jiān)固并由此更為可靠。由于這種方法實(shí)際上是通過(guò)自適應(yīng)控制設(shè)備來(lái)控制建筑結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)，所以被稱(chēng)為功能自適應(yīng)控制，而能夠修正其動(dòng)態(tài)特性的建筑結(jié)構(gòu)就被稱(chēng)為自適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明考慮在自適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部改變其位移、速度和加速度系數(shù)，即剛度、阻尼和質(zhì)量。此外，本發(fā)明還改變了某些輸入驅(qū)動(dòng)力的系數(shù)。例如，它可以改變與基座隔離的設(shè)備的摩擦系數(shù)以盡量減少因地面運(yùn)動(dòng)引起的力/能量的輸入。由于新方法實(shí)際上控制的是建筑結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)，所以它通過(guò)自適應(yīng)設(shè)備控制的是建筑結(jié)構(gòu)的特性或功能行為。
本發(fā)明的以下理論基于對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)行為的分析，因此帶革新(自適應(yīng))特點(diǎn)，其特征在于1)控制程序—通過(guò)改變阻尼和或質(zhì)量或剛度或兩者之類(lèi)的建筑結(jié)構(gòu)物理參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化方法。
2)控制機(jī)構(gòu)—由功能開(kāi)關(guān)使某些子結(jié)構(gòu)和/或子部件耦合/解耦合。
3)控制原理—利用按層次執(zhí)行一系列步驟的計(jì)算機(jī)程序以將守恒能量極小化。此外，在較佳實(shí)施例中，沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將力施加到建筑結(jié)構(gòu)上。因此控制是被動(dòng)式的。
控制機(jī)構(gòu)的功能開(kāi)關(guān)可以是以下?tīng)顟B(tài)的一種“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”或“阻尼”。通過(guò)改變每個(gè)功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，開(kāi)關(guān)可以控制相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)，例如質(zhì)量、阻尼和剛度，并且功能開(kāi)關(guān)還可以控制輸入驅(qū)動(dòng)力。
當(dāng)功能開(kāi)關(guān)處于“開(kāi)啟”狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)部分是彼此剛性地連接的并且開(kāi)關(guān)與一重的質(zhì)量連接以使建筑結(jié)構(gòu)增加可觀的質(zhì)量。而且，當(dāng)功能開(kāi)關(guān)處于“開(kāi)啟”狀態(tài)時(shí)，它可以連接建筑結(jié)構(gòu)的部件以增加建筑結(jié)構(gòu)的剛度，從而減少了相應(yīng)的位移并由此提高了建筑結(jié)構(gòu)的固有頻率。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)時(shí)，連接被分離，因此開(kāi)關(guān)的相對(duì)部分可以自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)定于“阻尼”狀態(tài)時(shí)，相對(duì)的部分作粘滯運(yùn)動(dòng)并且開(kāi)關(guān)還可以提高建筑結(jié)構(gòu)對(duì)能量的耗散能力。當(dāng)阻尼狀態(tài)消除時(shí)，阻尼力可以顯著減少，從而減少輸入驅(qū)動(dòng)力。
由于功能開(kāi)關(guān)只有三種輸出狀態(tài)，所以開(kāi)關(guān)操作的控制處理相對(duì)簡(jiǎn)單。因此計(jì)算速度將顯著地提高，它是主動(dòng)式或者自適應(yīng)控制中的關(guān)鍵問(wèn)題。
為了更好地理解本發(fā)明的控制理論，首先考察已有技術(shù)的主動(dòng)式控制系統(tǒng)。對(duì)于線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，可以用下列方程來(lái)描述其運(yùn)動(dòng)f(t)＝MX″(t)＋CX′(t)＋KX(t)(1)這里f是外力，M、C和K為質(zhì)量、阻尼和剛度系數(shù)矩陣，X(t)、X′(t)和X″(t)是位移、速度和加速度矢量，上標(biāo)′和″表示相對(duì)于時(shí)間的一階和二階導(dǎo)數(shù)。在單自由度系統(tǒng)(以下稱(chēng)為SDOF)中，就方程式(1)而言，內(nèi)力MX″所作的功可以表示為動(dòng)能。阻尼力CX′所作的功可以表示為耗散能。彈性力KX所作的功可以表示為勢(shì)能。這三項(xiàng)能量的總和等于外力f所作的功。表示如下Ec＝Ei-Ed＋Et(2)這里E表示能量，而下標(biāo)c、i、d和t分別表示守恒能量、輸入的能量、阻尼能量和傳遞的能量。(對(duì)于一個(gè)純粹的SDOF系統(tǒng)，Et＝0。但是，如果將方程式(1)用于說(shuō)明多自由度(以下稱(chēng)為MDOF)建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模式，則Et不是為正就是為負(fù)。)當(dāng)質(zhì)量、阻尼和剛度系數(shù)固定時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能都是守恒的。只有阻尼力耗散能量。
如果系數(shù)M、C、K可以象在本發(fā)明的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)常數(shù)修正(以下稱(chēng)為RSM)設(shè)備中那樣改變，則動(dòng)能和勢(shì)能都不是完全守恒的。因此方程式(1)可以改寫(xiě)為M(t)X″(t)＋C(t)X′(t)＋K(t)X(t)＝F(t) (3)將方程式(3)與(1)比較可以明顯地看到，所有的參數(shù)都變成了時(shí)間的函數(shù)。一定數(shù)量的能量可以通過(guò)功能開(kāi)關(guān)傳遞到建筑結(jié)構(gòu)外部。剩余的能量仍然是恒定的。顯然，為了使建筑結(jié)構(gòu)的位移減至最小，應(yīng)該使構(gòu)成動(dòng)能和勢(shì)能的恒定能量部分應(yīng)降低到最小程度。如果守恒能量減少到最低限度，則位移保持其最小值。這就是最小恒定能量原理的精髓。因此Ekc＋Epc＝最小值 (4)整個(gè)系統(tǒng)的能量方程可以寫(xiě)為W＝Ekc＋Ekf＋Ed＋Edf＋Epc＋Epf(5)這里字母W為外力所作的功而字母E表示能量項(xiàng)。下標(biāo)k表示動(dòng)能，d表示被阻尼力耗散的能量，p表示勢(shì)能而c表示守恒能量。第二下標(biāo)f表示被傳遞能量并隨后由功能開(kāi)關(guān)釋放。為了使上述方程中的Epc＋Ekc最小，顯然可以通過(guò)使Ekf、Ed、Edf和Epf最大而W最小來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此通過(guò)增加能量傳遞Ekf和Epf，增加能量耗散Ed和Edf使Epc最小，還通過(guò)減少外力W所作的功使Epc最小，這借助瞬時(shí)阻抗的增加或整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的增大來(lái)實(shí)現(xiàn)，并具有同樣的重要性。
雖然有若干SDOF系統(tǒng)可以適用于近似于多自由度系統(tǒng)(MODF)中的MDOF建筑結(jié)構(gòu)，但是卻使保守能量最小化的任務(wù)變得更加復(fù)雜起來(lái)。由于必須考慮結(jié)構(gòu)的各種振動(dòng)模式之間的能量傳遞，所以增加了復(fù)雜性。MODF結(jié)構(gòu)模式之間的能量傳遞可以利用由Liang和Lee提出的復(fù)雜能量理論(“結(jié)構(gòu)阻尼部分I復(fù)雜阻尼理論”，NCEER報(bào)告91-0004，1991)來(lái)確定。
在復(fù)雜能量理論下，系統(tǒng)可以按照比例阻尼或非比例阻尼分類(lèi)。比例阻尼系統(tǒng)是一個(gè)阻尼系數(shù)與質(zhì)量和剛度成比例關(guān)系的系統(tǒng)，其比例關(guān)系為C＝(A)M＋(B)K(6)這里A和B是固定的系數(shù)，而M和K分別表示系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度矩陣。這種系統(tǒng)的基本特性是在振動(dòng)時(shí)各種振動(dòng)模式之間沒(méi)有能量的傳遞。
但是，對(duì)于非比例阻尼系統(tǒng)，方程式(6)不能成立的。特別是在本發(fā)明中，由于建筑結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣隨時(shí)間改變，所以方程式(6)不再滿足，系統(tǒng)被劃分為非比例阻尼系統(tǒng)。因此在模式之間將發(fā)生能量傳遞。
模式之間能量傳遞的測(cè)量可以用模態(tài)能量傳遞率Si表示，這里Si＝WTi/4πWi(7)并且WTi＝在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)傳遞給ith模態(tài)的能量而Wi＝在振動(dòng)周期前ith模態(tài)內(nèi)存儲(chǔ)的能量。
非比例阻尼系統(tǒng)中給定模態(tài)的固有頻率還依賴(lài)于模態(tài)能量的傳遞。非比例阻尼系統(tǒng)中ith模態(tài)的固有頻率Wi因此變?yōu)閃i＝Wniexp(Si) (8)這里Si由方程式(7)確定而Wni＝比例阻尼系統(tǒng)中的ith模態(tài)的固有頻率。
為了使恒定能量最小，必須使方程式(7)表示的建筑結(jié)構(gòu)各模式模態(tài)能量傳遞率最小。這包含在對(duì)該應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)描述部分中的方程式(5)中。
由上可見(jiàn)，本發(fā)明的基本目標(biāo)是提供一種控制由于諸如地震或風(fēng)等外力所承受的外部能量作用的建筑結(jié)構(gòu)位移(或振動(dòng))的方法及其裝置，該裝置采用新型阻尼/耦合設(shè)備和控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種能夠利用按照由新提出的控制法則開(kāi)發(fā)的新工藝并通過(guò)新方式安裝在建筑結(jié)構(gòu)上的新設(shè)備來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)(質(zhì)量、阻尼、剛度系數(shù))的控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種在建筑結(jié)構(gòu)受到諸如地震或風(fēng)等外力作用時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正以控制位移的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括與建筑結(jié)構(gòu)框架耦合在一起的功能開(kāi)關(guān)設(shè)備和當(dāng)連接在框架上的傳感器檢測(cè)到諸如框架的速度、加速度或位移之類(lèi)的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)操縱功能開(kāi)關(guān)設(shè)備的控制裝置，控制裝置使建筑結(jié)構(gòu)的能量最小化和/或防止能量傳遞到建筑結(jié)構(gòu)上，從而使建筑結(jié)構(gòu)的守恒能量減到最小。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在外力作用下發(fā)生位移時(shí)，實(shí)時(shí)改變建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的控制系統(tǒng)，其中建筑結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)是首先就被確定下來(lái)，功能開(kāi)關(guān)安裝于建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)以使建筑結(jié)構(gòu)在外力作用下的恒定能量最小，控制系統(tǒng)將根據(jù)外力作用引起的速度、加速度或者位移的測(cè)量量，以實(shí)時(shí)控制功能開(kāi)關(guān)從而使建筑結(jié)構(gòu)的守恒能量降到最小并控制其位移。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種控制建筑結(jié)構(gòu)因外部能量作用引起的位移的控制系統(tǒng)，修正的建筑結(jié)構(gòu)包括功能開(kāi)關(guān)，而控制系統(tǒng)包括順序或者分級(jí)控制，這種控制包括對(duì)每個(gè)功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行局部控制的第一回路。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種上述類(lèi)型的控制系統(tǒng)，其中對(duì)每個(gè)功能開(kāi)關(guān)提供了進(jìn)行局部控制的第二回路，第二回路包括超越(優(yōu)先)功能。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種上述類(lèi)型的控制系統(tǒng)，其中對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)提供了進(jìn)行總控制的第三回路。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種上述類(lèi)型的控制系統(tǒng)，其中對(duì)每個(gè)功能開(kāi)關(guān)提供了進(jìn)行局部控制的第四回路，第四回路可以視為不出故障的安全控制回路。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種控制建筑結(jié)構(gòu)因外部能量或力的作用引起的位移的控制系統(tǒng)，修正的建筑結(jié)構(gòu)包括至少一對(duì)以推挽方式(壓縮/張豎)安裝在建筑結(jié)構(gòu)上的功能開(kāi)關(guān)，其中每對(duì)功能開(kāi)關(guān)中的第一和第二開(kāi)關(guān)在建筑結(jié)構(gòu)沿不同方向運(yùn)動(dòng)時(shí)分別切換于“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”以及“關(guān)閉”和“開(kāi)啟”狀態(tài)之間。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種實(shí)時(shí)改變建筑物的結(jié)構(gòu)參數(shù)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括提供包含“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”和“阻尼”狀態(tài)的功能開(kāi)關(guān)，將功能開(kāi)關(guān)安裝在建筑結(jié)構(gòu)上以便在功能開(kāi)關(guān)受到控制時(shí)可修正建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及響應(yīng)于外力作用引起的速度、加速度或位移的其中一個(gè)或多個(gè)測(cè)量值，改變功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，改變方式為使施加到建筑結(jié)構(gòu)上的能量被耗散并控制建筑結(jié)構(gòu)的位移，至少有一個(gè)功能開(kāi)關(guān)安裝在與裝有另一功能開(kāi)關(guān)的平面相交的平面內(nèi)以同時(shí)控制多個(gè)平面。
本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供一種新型功能開(kāi)關(guān)，它包括一具有軸向?qū)R的第一和第二鉆孔的圓柱體、滑動(dòng)安裝于第一和第二鉆孔內(nèi)的第一和第二桿、將第一和第二桿耦合在一起以進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)的裝置以及位于圓柱體內(nèi)部并在第一和第二鉆孔相鄰端之間延伸的流體通道，流體通道上帶有閥，對(duì)閥門(mén)進(jìn)行控制以改變功能開(kāi)關(guān)在“關(guān)閉”、“開(kāi)啟”和/或“阻尼”之間的狀態(tài)。
通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以更清楚地理解本發(fā)明的前述和其它目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)。
附圖概述

圖1表示在地震、颶風(fēng)等作用下可能發(fā)生傾斜的建筑結(jié)構(gòu)；圖2表示一段時(shí)間內(nèi)沿X-Y方向的地震運(yùn)動(dòng)；圖3表示根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用的原理得到的功能開(kāi)關(guān)的建筑物結(jié)構(gòu)部分；圖4A表示單向功能開(kāi)關(guān)的示意圖；圖4B表示圖4A所示的功能開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)模；圖5為根據(jù)本發(fā)明開(kāi)發(fā)的控制程序的流程圖；圖6為表示分級(jí)控制循環(huán)回路的RSM控制過(guò)程的判斷流程圖；圖7A和7B表示本發(fā)明在初始局部結(jié)構(gòu)控制級(jí)上控制硬件的典型安排，圖7A為前視圖，圖7B為側(cè)視圖；圖8表示正在進(jìn)行初始局部結(jié)構(gòu)控制的功能開(kāi)關(guān)的切換；圖9A表示在初始局部結(jié)構(gòu)控制下用于功能開(kāi)關(guān)操作的力—位移曲線圖；圖9B表示如果在缺乏較高級(jí)別控制時(shí)采用初始局部結(jié)構(gòu)控制可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)過(guò)度傾斜；圖10表示提供同時(shí)實(shí)時(shí)檢查所有功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)并根據(jù)所選擇的原理發(fā)布優(yōu)化命令的總循環(huán)回路控制的結(jié)構(gòu)；圖11表示根據(jù)本發(fā)明原理修正的簡(jiǎn)化建筑物結(jié)構(gòu)；圖12表示圖11所示建筑物在遇到圖2地震時(shí)怎樣進(jìn)行共振的計(jì)算；圖13A和13b表示圖11的建筑物如何根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行修正以減少在圖2的地震期間的結(jié)構(gòu)傾斜；圖14A表示圖13A和13B所示的功能開(kāi)關(guān)如何“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”；圖14B表示當(dāng)在某些激發(fā)狀態(tài)下采用推拉布置時(shí)一對(duì)原型開(kāi)關(guān)的理論動(dòng)態(tài)響應(yīng)；圖15A和15B表示圖6結(jié)構(gòu)的計(jì)算向應(yīng)，圖15A表示根據(jù)本發(fā)明的RSM系統(tǒng)修正時(shí)的響應(yīng)，而圖15B表示利用剛度支撐修正時(shí)的響應(yīng)；圖16表示當(dāng)受到或沒(méi)有受到本發(fā)明的主題控制時(shí)測(cè)試試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果；圖17表示如何將本發(fā)明應(yīng)用在橋梁上；圖18表示可以在圖17中采用的雙向功能開(kāi)關(guān)；圖19-21表示如何將本發(fā)明應(yīng)用在其它建筑結(jié)構(gòu)上；
圖22表示本發(fā)明在建筑物結(jié)構(gòu)上的另一種應(yīng)用；圖23為表示將RSM系統(tǒng)應(yīng)用于圖22所示建筑物時(shí)的結(jié)果示意圖；圖24和25表示在某些激發(fā)狀態(tài)下原型開(kāi)關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)上的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；圖26為四路功能開(kāi)關(guān)的側(cè)視圖；圖27為取自圖26的線27-27的剖視圖；圖28為沿圖27中線28-28所取的剖面圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式首先參見(jiàn)圖1，標(biāo)號(hào)10表示一建筑結(jié)構(gòu)。所示結(jié)構(gòu)具有四根通常沿垂直方向延伸的柱體12、14、16和18。此外由水平梁20、22、24和26構(gòu)成一系列地板。如圖所示，水平梁22.1、22.3、24.1和24.3等沿X-Z平面內(nèi)的東西方向延伸；而水平梁22.2、22.4、24.2和24.4等沿Y-Z平面內(nèi)的北南方向延伸。所示建筑物提供有諸如人字形支撐梁30、32之類(lèi)的被動(dòng)控制。當(dāng)建筑物10受到由箭頭34指示的西風(fēng)吹拂時(shí)，它向東傾斜。風(fēng)將能量輸入建筑物，附加的能量存儲(chǔ)在彎曲的柱體等內(nèi)部。當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，能量被釋放以使建筑物恢復(fù)到正常狀態(tài)。由圖1的結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，建筑物所有的變形都發(fā)生在X-Z平面，這種變形可以由人字形支撐梁30、32抵抗。
當(dāng)建筑物10遇到地震時(shí)，將沿X和Y方向(分別為東西和北南方向)發(fā)生水平地面運(yùn)動(dòng)。此外，還會(huì)有圖1中正弦波X和Z表示的地面波。由于這些運(yùn)動(dòng)，在地震期間建筑物將至少將承受五個(gè)運(yùn)動(dòng)度；即，沿X-Y-Z方向的運(yùn)動(dòng)和圍繞X和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可能?chē)@Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在大多數(shù)地震中，激發(fā)和大多數(shù)其它動(dòng)態(tài)載荷都是隨機(jī)的。這可以由表示E1震源地震響應(yīng)時(shí)間歷史的圖2看到。遇到這種地震的建筑物將發(fā)生傾斜并趨于振動(dòng)。建筑物的這種振動(dòng)往往是破壞性的。
計(jì)算機(jī)分析和實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，如果實(shí)時(shí)修正結(jié)構(gòu)物理參數(shù)，則自適應(yīng)結(jié)構(gòu)可以承受大幅度的振動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)參數(shù)修正可以利用功能開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。雖然可以采用多種形式的功能開(kāi)關(guān)，但是比較好的是采用雙向或者可以重復(fù)使用的形式。功能開(kāi)關(guān)可以設(shè)定為“關(guān)閉”、“開(kāi)啟”或者“阻尼”狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合，比較好的是采用雙向或單向開(kāi)關(guān)。
圖3為與圖1相似的表示圖1所示結(jié)構(gòu)一部分的視圖，但在Y-Z平面內(nèi)增加了垂直柱體15。圖中還示出了用36表示的單向功能開(kāi)關(guān)對(duì)。(雖然圖3示出了單向開(kāi)關(guān)，但是顯然比較好的是采用雙向開(kāi)關(guān)，方向開(kāi)關(guān)將結(jié)合圖17、18和26-28來(lái)討論。)因此，如圖所示，在Y-Z平面內(nèi)有一對(duì)雙向功能開(kāi)關(guān)36.1和36.2并在柱體15和水平梁24.3之間延伸。在結(jié)構(gòu)的角部有兩個(gè)附加的功能開(kāi)關(guān)36.3和36.4，功能開(kāi)關(guān)36.3位于Y-Z平面內(nèi)并在角部柱體14與水平梁24.2之間延伸而另一個(gè)功能開(kāi)關(guān)36.4位于X-Z平面內(nèi)并在角部柱體14與水平梁24之間延伸。開(kāi)關(guān)36.3和36.4可以將耗散能量從一個(gè)平面?zhèn)鬟f到另一個(gè)平面。
圖4A示出了用36表示的單向可以重復(fù)使用的功能開(kāi)關(guān)，該功能開(kāi)關(guān)包括圓柱體38和容納于圓柱體38之內(nèi)的桿40。桿40的一端配有可以固定在由梁24安裝帶的固定件(未畫(huà)出)上的合適小孔或類(lèi)似件。遠(yuǎn)離桿端42的圓柱體38的一端設(shè)有一托架44托架可以通過(guò)連桿固定在柱體14或柱體15上(未畫(huà)出)。除了活塞和桿件以外，單向功能開(kāi)關(guān)36還可以包括一容器46。容器通過(guò)合適的口38.1與位于圓柱體38內(nèi)部的流體室48連接。一流體循環(huán)回路在口38.1和容器46之間延伸，回路配有平行的分支管路50和52。在一分支管路50上配有可變孔或者限制器54形式的調(diào)節(jié)器，在另一分支管路52上配備一單向止回閥56。當(dāng)結(jié)構(gòu)10有點(diǎn)傾斜使得功能開(kāi)關(guān)受壓縮時(shí)，止回閥56阻止經(jīng)管路52的流體流動(dòng)并將可變開(kāi)孔設(shè)定為“阻尼”狀態(tài)從而使傾斜能量被開(kāi)關(guān)吸收。但是，如果功能開(kāi)關(guān)被拉長(zhǎng)，則流體可以從容器46自由地通過(guò)管路52和止回閥56，并通過(guò)口38.1，開(kāi)關(guān)于是處于“關(guān)閉”狀態(tài)?？勺兛谆蛘呦拗破骺梢圆捎脵C(jī)械控制器，例如檢測(cè)桿40與圓柱體38之間運(yùn)動(dòng)的雙臂曲柄，它與合適的閥耦合?？勺兛滓部梢杂门c合適的電動(dòng)設(shè)備耦合的電動(dòng)機(jī)械設(shè)備予以控制。兩個(gè)單向功能開(kāi)關(guān)可以組裝在一起從而在兩個(gè)方向上都可以起“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”和阻尼功能。雙向功能開(kāi)關(guān)將在下面討論。
在圖4B中，示出了單向功能開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)模型。(該模型對(duì)于雙向開(kāi)關(guān)組件同樣有效。)組件的連接件和其它部件總是具有一定的剛度和質(zhì)量，被修正的剛度和質(zhì)量分別用Km和Mm表示。在圖中，利用在諸如線性電氣設(shè)備58之類(lèi)的合適控制下可以逐漸從完全關(guān)閉位置移動(dòng)到完全打開(kāi)位置的可變閥來(lái)實(shí)現(xiàn)可變孔54的功能。通過(guò)閥的可變孔在其兩極端位置之間的移動(dòng)提供了阻尼C(方程式(1))。但是，如果阻尼非常高，并且在可變孔閥57內(nèi)的孔無(wú)法提供這樣寬范圍內(nèi)的阻尼，則可以采用附加的阻尼機(jī)構(gòu)59。不過(guò)剛度Km和質(zhì)量Mm可以主要由開(kāi)關(guān)系統(tǒng)本身決定。C、Km和Mm的數(shù)值由以下判據(jù)確定阻尼C必須高至足以使存儲(chǔ)在開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的能量在開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)下的半個(gè)周期內(nèi)耗散掉。但是過(guò)高的C值將降低控制閥的響應(yīng)速度。數(shù)值Km由下述的方程式(9)確定。數(shù)值Mm的確定實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化能量的耗散，它包括質(zhì)量抵抗外力所作的優(yōu)化的功。但是它受到開(kāi)關(guān)系統(tǒng)響應(yīng)速度的限制。過(guò)高的Mm與阻尼C一樣，將減少響應(yīng)速度。
圖5示出了多自由度地震振動(dòng)控制的流程圖。按照該方式，所有的開(kāi)關(guān)最初都設(shè)定為“開(kāi)啟”狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)受到多維地面運(yùn)動(dòng)影響時(shí)測(cè)量和計(jì)算動(dòng)態(tài)響應(yīng)、外力和內(nèi)力、模態(tài)能量狀態(tài)和/或地面運(yùn)動(dòng)。測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)是自始至終被存儲(chǔ)的。系統(tǒng)識(shí)別單元可以用來(lái)獲得也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)的某些模態(tài)參數(shù)。當(dāng)響應(yīng)的水平超過(guò)預(yù)設(shè)定的閾值時(shí)，中央判斷單元將發(fā)出命令初以啟動(dòng)局部判斷單元。預(yù)設(shè)的閾值確定如下1)如果RSM系統(tǒng)與已有技術(shù)的普通控制一起使用，則預(yù)設(shè)的閾值可以較高以使這些已有技術(shù)設(shè)備首先工作；2)如果單獨(dú)使用RSM系統(tǒng)，閾值應(yīng)該設(shè)定得較低，甚至為零。此時(shí)，預(yù)設(shè)的閾值降低了RSM系統(tǒng)所需的精度從而降低了制造成本。中央判斷單元的另一個(gè)重要功能是識(shí)別特定功能開(kāi)關(guān)和它們的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)相對(duì)于全局結(jié)果而言的優(yōu)化集合。因此，局部亞結(jié)構(gòu)可以作出最少的響應(yīng)，但是這種最少的響應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致其它亞結(jié)構(gòu)非常巨大的變形。另一方面，局部點(diǎn)可以顯出巨大的變形并吸收相當(dāng)數(shù)量的振動(dòng)能量從而減少總的振動(dòng)水平。在中央判斷單元發(fā)出初始化命令之后，局部判斷單元開(kāi)始計(jì)算優(yōu)化的結(jié)果并向各個(gè)功能開(kāi)關(guān)單獨(dú)給出開(kāi)啟和關(guān)閉指令。各個(gè)開(kāi)關(guān)根據(jù)指令設(shè)定為“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”或者減少振動(dòng)水平的“阻尼”。在下一時(shí)間間隔內(nèi)，在此再測(cè)量振動(dòng)信號(hào)并初始化新的控制循環(huán)。當(dāng)外部激發(fā)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)水平減少到某一數(shù)值時(shí)，中央單元發(fā)出指令停止整個(gè)控制過(guò)程。
上述控制系統(tǒng)可通過(guò)以分級(jí)方式布置進(jìn)行一系列步驟的計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行局部結(jié)構(gòu)控制、總結(jié)構(gòu)控制和安全檢查以確保故障期間結(jié)構(gòu)的完整性。圖6是表示用于RSM的時(shí)序控制程序的流程圖。
為使用圖6的流程圖起見(jiàn)，假設(shè)多層結(jié)構(gòu)配備了多個(gè)功能開(kāi)關(guān)而且RSM系統(tǒng)沒(méi)有與其它控制一起使用。在該流程圖中，這些開(kāi)關(guān)被認(rèn)為只具備兩種物理狀態(tài)“開(kāi)啟”(剛度部件)或“關(guān)閉”(零剛度部件)?？刂屏鞒涕_(kāi)始時(shí)將所有的功能開(kāi)關(guān)初始化為“開(kāi)啟”位置。
時(shí)序控制程序提供的最低級(jí)控制稱(chēng)為初始局部結(jié)構(gòu)控制級(jí)或者H1控制回路。結(jié)構(gòu)中的每個(gè)功能開(kāi)關(guān)都配備必要的控制設(shè)備以執(zhí)行H1控制，因此，每組H1控制設(shè)備只控制與其相關(guān)的局部功能開(kāi)關(guān)。
一般在H1控制回路中使用的控制回路包括一功能開(kāi)關(guān)、速度換能器和控制電子線路。速度換能器可以各種方式安裝在多層結(jié)構(gòu)中的相鄰兩層之間來(lái)測(cè)量它們的相對(duì)速度。與速度換能器相關(guān)的功能開(kāi)關(guān)象速度換能器一樣安裝在相鄰兩層之間。
圖7A和7B表示安裝在圖3所示結(jié)構(gòu)中的單個(gè)功能開(kāi)關(guān)的基本排列。開(kāi)關(guān)36.5可以是圖4A所示類(lèi)型的開(kāi)關(guān)。圖中，開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)支撐60與較低的水平梁22.2相連并經(jīng)過(guò)支撐61和支撐質(zhì)量63的過(guò)渡框架與上面的水平梁24.2相連。速度換能器64在質(zhì)量63與上梁24.2之間延伸。力換能器65安裝在支撐61和功能開(kāi)關(guān)36.5之間。最后，加速度計(jì)66安裝在框架62上。速度換能器64測(cè)量上層樓面24.2相對(duì)于下層樓面22.2運(yùn)動(dòng)的速度，并初始化一送往H1控制裝置或者處理器67的信號(hào)，接著處理器又向線性電子設(shè)備58發(fā)送信號(hào)，在本實(shí)施例中，電子設(shè)備58為兩個(gè)位置的螺線管，在閥57的操作下使開(kāi)關(guān)“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”。
H1回路以下述方式運(yùn)行。H1處理器首先分析速度換能器輸出，當(dāng)相對(duì)速度趨于零時(shí)，H1處理器向具有變換設(shè)備58當(dāng)前狀態(tài)作用的功能開(kāi)關(guān)的控制閥發(fā)出命令，根據(jù)要求“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”開(kāi)關(guān)。圖8示出了H1回路動(dòng)作的特性。其凈結(jié)果是在結(jié)構(gòu)的局部速度趨于零時(shí)功能開(kāi)關(guān)交替地處于“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間。
執(zhí)行H1控制必需的H1處理器中的控制電子線路位于相關(guān)的功能開(kāi)關(guān)之上或者附近。電子線路由放大速度換能器64的輸出的功率放大器、作出判斷的電子線路以及向功能開(kāi)關(guān)36.5的控制閥57的螺線管58發(fā)送合適的控制命令的功率放大器組成。
H1控制方法在上面被描述成為一種切換剛度元件“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)的方法，但是它很容易用于切換質(zhì)量或者阻尼元件。在非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)控制形式中，H1回路與普通方法相比將提供具有足夠改進(jìn)效果的能量耗散特性，并且可以作為獨(dú)立的控制系統(tǒng)運(yùn)行。圖9A示出了作為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)上的獨(dú)立控制設(shè)備H1回路的結(jié)果。能量耗散回路是理想的平行四邊形。垂直于x軸的兩邊表示位移沒(méi)有變化時(shí)力的下降。其它兩邊表示整個(gè)系統(tǒng)的剛度?？梢宰C明的是，對(duì)于給定的剛度，平行四邊形提供了來(lái)自RSM的最大能量耗散。在SDOF系統(tǒng)中，該能量回路滿足方程式(5)所述的最小守恒勢(shì)能。
在圖24中，示出了開(kāi)關(guān)的理論響應(yīng)。在點(diǎn)1，開(kāi)關(guān)開(kāi)始受到壓縮，由于開(kāi)孔設(shè)定為“開(kāi)啟”狀態(tài)，沒(méi)有流體可以通過(guò)開(kāi)孔。在點(diǎn)2，由于不容許任一位移，所以力達(dá)到最大值。但是，當(dāng)力開(kāi)始改變方向時(shí)，開(kāi)孔突然釋放，進(jìn)入“關(guān)閉”狀態(tài)并且使得開(kāi)關(guān)可以移動(dòng)，在極短的時(shí)間內(nèi)，力回落至點(diǎn)3的最小值而開(kāi)關(guān)之間的位移達(dá)到最大，它等于功能開(kāi)關(guān)安裝在特定點(diǎn)上的結(jié)構(gòu)運(yùn)行的最大容許位移。緊接在點(diǎn)3之后，開(kāi)關(guān)仍然處于“關(guān)閉”狀態(tài)下的自由運(yùn)動(dòng)，但是位移開(kāi)始減小直到在點(diǎn)1開(kāi)始下一次壓縮。要注意的是，如果激發(fā)是隨機(jī)的而不是正弦的，響應(yīng)看上去不再象圖25所示的實(shí)驗(yàn)響應(yīng)?？梢钥吹?，圖24的理論估計(jì)與圖25所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常符合。
但是，為了達(dá)到更好的系統(tǒng)性能，分級(jí)控制的實(shí)現(xiàn)方式可以是對(duì)其它系統(tǒng)判據(jù)的檢查，其它判據(jù)可以超越H1回路的局部控制。第二級(jí)控制是H2回路。它作為一種局部控制的形式與H1回路相似。圖7A和7B還表示使用該回路有關(guān)的部件。力的測(cè)量取自力換能器65。在H1回路完成其速度檢查的同時(shí)進(jìn)行力的測(cè)量。如果H1回路確定相對(duì)速度接近于零，則啟動(dòng)H2回路，并且將測(cè)量得到的力與存儲(chǔ)在H1處理器67的存儲(chǔ)器中的小閾值力進(jìn)行比較。如果測(cè)量得到的力超過(guò)閾值力，則控制器不進(jìn)行動(dòng)作。在確定的一由處理器67內(nèi)部的定時(shí)器選擇的時(shí)間間隔后，H1和H2控制回路再次在操作中被調(diào)用。
H2回路的目的是避免結(jié)構(gòu)中非平衡力的發(fā)生。如在H1回路中討論的那樣，切換發(fā)生于相對(duì)速度趨于零的點(diǎn)。對(duì)于典型的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)下的建筑物動(dòng)態(tài)情況與正弦運(yùn)動(dòng)相似。因此，瞬即時(shí)速度為零時(shí)，位移最大。由于地震的地面運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，功能開(kāi)關(guān)有可能在不需要的外力通過(guò)結(jié)構(gòu)傳播的同時(shí)接收命令而具有零剛度。如果僅由H1回路單獨(dú)控制功能開(kāi)關(guān)，則該凈效應(yīng)將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形中的過(guò)度位移。此現(xiàn)象示于圖9B中。H2回路在這種情況下將超越H1回路命令，從而導(dǎo)致系統(tǒng)暫停直到進(jìn)入更有利的力狀態(tài)。
H2回路總是作用在局部級(jí)別。因此每個(gè)功能開(kāi)關(guān)將具有集成在其本身的控制電子線路的H2控制回路和前面討論的H1控制回路。
時(shí)序控制程序中的下一級(jí)別分級(jí)控制在H3回路。這是負(fù)責(zé)監(jiān)視結(jié)構(gòu)中每個(gè)功能開(kāi)關(guān)控制的全局控制回路。在每個(gè)功能開(kāi)關(guān)的H2回路完成比較之后，H3回路必需在送往功能開(kāi)關(guān)的命令執(zhí)行之前檢查該命令。
通過(guò)遍及測(cè)量結(jié)構(gòu)中多個(gè)關(guān)鍵位置的結(jié)構(gòu)位移、速度和加速度運(yùn)行H3控制回路。為了計(jì)算結(jié)構(gòu)的保守能量，這些測(cè)量隨后被H3回路利用。該回路的目標(biāo)是守恒能量減到最小。H3回路隨后分析來(lái)自H2回路的命令以便確定送往給定功能開(kāi)關(guān)的H2控制信號(hào)是否使結(jié)構(gòu)守恒能量減少，如果控制信號(hào)使守恒能量減少，則將其送往功能開(kāi)關(guān)。如果信號(hào)將使守恒能量增大，則不允許向功能開(kāi)關(guān)發(fā)出命令。
H3回路是一總回路，在于它同時(shí)對(duì)所有功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查并按照使守恒能量最小的原理發(fā)布優(yōu)化命令。它起著中央判斷單元的作用。因此，只有一組控制電子線路用于實(shí)現(xiàn)H3回路。H3回路以順序的時(shí)間間隔不斷作出判斷的過(guò)程直到外部激發(fā)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)降低到預(yù)先確立的水平以下。
圖10最為清楚地示出了H3回路的應(yīng)用。該圖與圖3相似，但增加了表示各種完成H3控制所需的控制設(shè)備。為了測(cè)量速度，提供了人字形支撐柱30.1、30.2、31.1和31.2，這些支撐柱的下端被固定在水平柱22.1和22.2上。支撐柱的上端互相固定并通過(guò)速度換能器70與上水平梁24.1和24.2互連。能夠測(cè)量位移和/或加速度的傳感器73也被安裝在結(jié)構(gòu)上。計(jì)算機(jī)74接收來(lái)自傳感器70和73的輸出信號(hào)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理并向H1處理器67發(fā)送合適的信號(hào)。計(jì)算機(jī)74還從H1處理器中接收反饋信號(hào)。
H3回路可以借助多個(gè)諸如比例—積分—微分反饋、狀態(tài)空間反饋或者各種優(yōu)化電路之類(lèi)的常規(guī)控制實(shí)現(xiàn)。也可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制電路進(jìn)行為使守恒能量減至最小程度所需的大量計(jì)算。一種可能的方式是通過(guò)采用改進(jìn)的相聯(lián)存儲(chǔ)修正方法所使用的自學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)的。
替代能量守值原理，H3回路也可以將速度位移理論用作向功能開(kāi)關(guān)發(fā)布命令的控制判據(jù)。在這種類(lèi)型的控制下，H3回路只是激活監(jiān)視結(jié)構(gòu)中那些離散(不連續(xù))部分，在那里按照一定策略安裝的換能器測(cè)量到的速度和/或位移超出了某些預(yù)設(shè)的水平。
這種設(shè)計(jì)中的控制終級(jí)就是故障控制回路或者H4回路。該回路的目的是在低級(jí)控制回路和/或控制硬件發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)中所有的功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。整個(gè)結(jié)構(gòu)中多個(gè)位移、速度和加速度的測(cè)量以連續(xù)的方式進(jìn)行。H4回路隨后將這些值與某些最大的預(yù)設(shè)水平進(jìn)行比較。如果測(cè)量中發(fā)現(xiàn)超出最大允許數(shù)值，則表明在低級(jí)控制中發(fā)生了嚴(yán)重故障。
如果超過(guò)最大預(yù)設(shè)水平，H4回路將向結(jié)構(gòu)中所有的開(kāi)關(guān)發(fā)布一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)超越H3回路的信號(hào)并且將所有的功能開(kāi)關(guān)設(shè)定到一個(gè)確保結(jié)構(gòu)在沒(méi)有RSM時(shí)具有某種程度上的安全性和穩(wěn)定性的狀態(tài)。這可以要求將結(jié)構(gòu)中所有的開(kāi)關(guān)設(shè)定為“關(guān)閉”狀態(tài)或者根據(jù)前面的結(jié)構(gòu)分析只是將某些開(kāi)關(guān)設(shè)定為“關(guān)閉”狀態(tài)。因?yàn)闊o(wú)法連續(xù)監(jiān)視每個(gè)功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，所以H4回路視為獨(dú)立的控制回路。它的唯一目的是在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)提供合適的缺席命令信號(hào)。H4控制除了圖10所示H3控制硬件以外無(wú)需其它的硬件，但是它必須使計(jì)算機(jī)在(超越)H3控制輸出下裝有一故障程序。
利用圖7A和7B所示結(jié)構(gòu)上(圖4A)所示的功能開(kāi)關(guān)的安排進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。利用振動(dòng)臺(tái)模擬兩個(gè)方向上的地面運(yùn)動(dòng)。操作振動(dòng)臺(tái)以模擬兩種地面運(yùn)動(dòng)的方式根據(jù)實(shí)際記錄地震情況得到的掃描正弦輸入和隨機(jī)振動(dòng)輸入。掃描正弦輸入的結(jié)果提供了有關(guān)結(jié)構(gòu)等效的阻尼率的信息。利用地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)記錄來(lái)檢測(cè)本發(fā)明的有效性和使用能力。
表I

表II

表III

表IV

表I-IV的結(jié)果表示在多種操作模式下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的比較。由于這些測(cè)試表示的是本發(fā)明在單一平面上的應(yīng)用，所以只利用了H1和H2控制。
上面的表I將四種現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)阻尼配置的結(jié)果與采用H1控制電路控制的阻尼型功能開(kāi)關(guān)得到的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)構(gòu)受到振動(dòng)臺(tái)0.1g的控制輸入加速度的激勵(lì)。相對(duì)于結(jié)構(gòu)的等效的正弦輸入位移的大約為4mm。構(gòu)形1表示帶有剛度等于處于“開(kāi)啟”狀態(tài)的功能開(kāi)關(guān)的剛度的一剛性支撐結(jié)構(gòu)。構(gòu)形2代表采用一粘滯阻尼器代替構(gòu)形1中剛性支撐的結(jié)構(gòu)。阻尼特性與處于“阻尼”位置的功能開(kāi)關(guān)相似。構(gòu)形3代表在同一平面內(nèi)安裝兩個(gè)阻尼器的結(jié)構(gòu)，每個(gè)阻尼器的阻尼特性與處于“阻尼”模式下的功能開(kāi)關(guān)相等。構(gòu)形4除了采用兩個(gè)普通粘彈性阻尼器以外與構(gòu)形3相同。表I的“功能開(kāi)關(guān)”欄代表在H1型控制的控制下單個(gè)阻尼型功能開(kāi)關(guān)的使用，第一欄為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而第二欄為理論結(jié)果。結(jié)構(gòu)的最大傾斜(偏移)和阻尼率列出來(lái)用于比較并反映出采用本發(fā)明的H1控制獲得了較高的阻尼率和較低的結(jié)構(gòu)傾斜。
表II代表上述同一結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果，但是測(cè)試中的輸入受控恒定正弦位移為4mm。共振頻率的等效輸入加速度水平大約為0.1g。表I和表II的主要差別在于表I表示反饋受控加速度測(cè)試中的結(jié)果，而表II表示反饋受控位移測(cè)試的結(jié)果。
表III代表上述同一結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果，但是測(cè)試中的輸入為12mm的受控正弦位移。共振頻率的等效輸入加速度水平大約為0.3g。構(gòu)形1代表具有兩個(gè)剛性支撐的結(jié)構(gòu)，每個(gè)支撐的剛度等于處于“開(kāi)啟”狀態(tài)時(shí)功能開(kāi)關(guān)的剛度。構(gòu)形2代表采用粘滯阻尼器代替配置1中剛性支撐的結(jié)構(gòu)，每個(gè)阻尼器的阻尼特性與處于“阻尼”模式下的功能開(kāi)關(guān)的相似。在這種構(gòu)形中也可采用了兩個(gè)普通粘彈性阻尼器。表III的“功能開(kāi)關(guān)”欄代表在H1型控制下單個(gè)功能開(kāi)關(guān)的使用。
表IV代表上述同一結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果，在該測(cè)試中，采用兩個(gè)推挽布置的功能開(kāi)關(guān)代替單個(gè)功能開(kāi)關(guān)。這種測(cè)試中的輸入為0.1g的受控加速度。相對(duì)于結(jié)構(gòu)的等效輸入恒定正弦位移約為4mm。表IV的“剛性支撐”欄代表具有兩個(gè)剛性支撐的結(jié)構(gòu)，每個(gè)支撐的剛度等于處于“開(kāi)啟”狀態(tài)下的功能開(kāi)關(guān)的剛度。“功能開(kāi)關(guān)”欄代表受控于H1和H2型控制的兩個(gè)推挽開(kāi)關(guān)的使用。
當(dāng)用于表IV的推挽布置時(shí)的本發(fā)明的應(yīng)用可以從圖11中看到。在圖中，示出了由三個(gè)倒置U形框架68R、68C和68L組成的一層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，三個(gè)框架在頂部由合適的梁69連接起來(lái)。框架的頂部有三塊3乘12米大小的混凝土厚板69S。混凝土和其它靜止與活動(dòng)負(fù)荷的重量均勻地分布于頂板上。由于中央框架68C在本發(fā)明的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)修正系統(tǒng)下處理，所以要進(jìn)行對(duì)框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，其中要確定結(jié)構(gòu)的重量、側(cè)面剛度和固有頻率。從該分析中發(fā)現(xiàn)中間框架的總負(fù)荷為35100kg。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)分析還發(fā)現(xiàn)框架的固有頻率約為3Hz而水平剛度K為1170000kg/m。
對(duì)在經(jīng)過(guò)選擇的地震(記錄在1940年E1 Centro地震(圖2))作用下框架的理論位移響應(yīng)作了計(jì)算并示于圖12。由圖可見(jiàn)，位移的峰值為2cm左右，等于5m框架高的1/250。按照建筑物代碼說(shuō)明書(shū)，超過(guò)建筑物高度1/700的水平位移將導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)一定程度上非彈性變形。雖然這是可以接收的，但結(jié)構(gòu)仍需要處于彈性變形范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的實(shí)時(shí)建構(gòu)修正系統(tǒng)用來(lái)將振動(dòng)水平減少到代碼推薦的數(shù)值。這樣，所以選擇一種方法以使結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)最小，這是根據(jù)結(jié)構(gòu)的固有頻率和建筑物代碼規(guī)定的百分比偏移。采用RSM系統(tǒng)時(shí)一般利用兩個(gè)步驟。首先利用估算方程式作初步的設(shè)計(jì)Xmax＝aW/(K＝2Km) (9)這里Xmax是最大允許位移，aW是側(cè)向力，K是框架的剛度，而Km是采用功能開(kāi)關(guān)的RSM賦予的表觀剛度。由上述方程式可知，為了保證1/700的數(shù)值，Km應(yīng)該等于K，即1170000kg/m。經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，將結(jié)構(gòu)修正設(shè)備安裝在能夠使結(jié)構(gòu)位移最小的結(jié)構(gòu)中。
在圖13A中，示意性地示出了使用安裝在中央U(xiǎn)形框架68c上的概略示意表示為推挽安排功能開(kāi)關(guān)的RSM系統(tǒng)，而功能開(kāi)關(guān)的推挽控制示于圖13B中。首先，用70表示的特殊鋼梁連接件，連接件被焊接或者栓接在未畫(huà)出的U形框架中央水平梁68C.2上。兩個(gè)鋼制連接件71固定在U形框架68的垂直柱體部分68C.1和68C.3的下端。如圖13A所示，兩個(gè)包含功能開(kāi)關(guān)36.5和36.6的支撐件72.1、72.2被安裝在連接件71與特殊連接件70之間。功能開(kāi)關(guān)36使得支撐件成為結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)部件。增加的功能開(kāi)關(guān)和支撐部件通過(guò)每組連接件、開(kāi)關(guān)和部件提供了比原先剛度提高100％的剛度。特殊連接件70包括能夠測(cè)量離開(kāi)柱體58C.1和68C.3基座的水平梁68c.2的位移、速度和/或加速度的換能器形式的傳感器73。傳感器73通過(guò)合適的電纜75與計(jì)算機(jī)74連接。計(jì)算機(jī)74可用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)識(shí)別。此外，如圖13A所示，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)具有能夠正確操作有關(guān)開(kāi)關(guān)的局部判斷單元。當(dāng)計(jì)算機(jī)從傳感器接收到信息時(shí)，它對(duì)這些信息進(jìn)行處理，繼之經(jīng)過(guò)線路78向作出局部判斷的單元76發(fā)送信號(hào)。系統(tǒng)識(shí)別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用80表示，而電源用82表示。圖13A中的每個(gè)功能開(kāi)關(guān)可與其它開(kāi)關(guān)無(wú)關(guān)地加以獨(dú)立控制。但是，在圖13B中示出的控制是使開(kāi)關(guān)36.5和36.6在“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間交替切換。因此兩個(gè)閥門(mén)54由剛性連桿55耦合在一起。當(dāng)右邊的開(kāi)關(guān)36.6如圖13B所示處于“開(kāi)啟”狀態(tài)時(shí)，左邊的開(kāi)關(guān)36.5處于“關(guān)閉”狀態(tài)。當(dāng)右閥將右開(kāi)關(guān)切換到關(guān)閉狀態(tài)的位置時(shí)，左開(kāi)關(guān)被開(kāi)啟向。如圖13B所示方式安裝的功能開(kāi)關(guān)36.5和36.6發(fā)出的控制命令近似地示于圖14A中。即，功能開(kāi)關(guān)36.5和36.6在“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間交替切換。因此采用兩個(gè)功能開(kāi)關(guān)作為自適應(yīng)程序控制的推挽(互補(bǔ))得以使表觀剛度、阻尼和質(zhì)量保持不變但改變結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度、阻尼和質(zhì)量。
假定帶有第一和第二推挽開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)被用來(lái)修改剛度。當(dāng)結(jié)構(gòu)沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)處于抵制運(yùn)動(dòng)的“開(kāi)啟”狀態(tài)而第二開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)。與第一開(kāi)關(guān)相連的部件因此吸收位移能量而與第二開(kāi)關(guān)相連的部件則釋放在上一次循環(huán)中吸收的能量。當(dāng)結(jié)構(gòu)在沿此方向上停止移動(dòng)并開(kāi)始沿第二方向移動(dòng)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)并且相應(yīng)的部件阻尼吸收的能量而與處于“開(kāi)啟”狀態(tài)的第二開(kāi)關(guān)相連的部件則開(kāi)始吸收能量。采用兩臺(tái)設(shè)備和帶有最簡(jiǎn)單控制回路推挽布置的(H1循環(huán))，將包含平行四邊形邏輯(見(jiàn)圖9A)的能量耗散循環(huán)(力曲線對(duì)位移)。如果忽略剛度，循環(huán)則變?yōu)檎叫危鐖D14B所示。由圖14B可見(jiàn)，在給定力(見(jiàn)Fmax和Fmin)和給定位移(Dmax和Dmin)下達(dá)到了最大能量耗散。這意味著推拉布置在給定的最大/最小力和位移下耗散了最大的能量，因此優(yōu)于其它布置。
為了比較將功能開(kāi)關(guān)用于結(jié)構(gòu)的效果，采用同樣的E1 Centro地震記錄來(lái)計(jì)算帶有功能開(kāi)關(guān)的框架的位移響應(yīng)。由圖15A所示，位移響應(yīng)的峰值為0.7cm，大約為框架高的1/700。改進(jìn)并超過(guò)了圖12的結(jié)果70％以上，符合基本的設(shè)計(jì)要求。而且，為了闡述采用簡(jiǎn)單支撐件與功能開(kāi)關(guān)之間的差異，研究了對(duì)具有100％原先剛度的簡(jiǎn)單支撐件的框架所作的另一種處理。相應(yīng)的位移示于圖15B中?？梢钥吹?，峰值位移只縮減到1.6cm左右。其改進(jìn)不到20％。計(jì)算的結(jié)果示于圖12、15A和15B中，而與圖12和15A相比的實(shí)際結(jié)果示于圖16中。
剛巧在上述與圖11和13有關(guān)的應(yīng)用的研究中，功能開(kāi)關(guān)用來(lái)耗散能量并修改單個(gè)平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)剛度。但是，從圖3可以明顯看到，功能開(kāi)關(guān)可以耗散不止一個(gè)平面內(nèi)的能量。因此功能開(kāi)關(guān)36.3和36.4位于不同的平面內(nèi)。這些設(shè)備響應(yīng)各種控制(機(jī)械或者電子的)，而這些控制響應(yīng)測(cè)量得到的位移以控制能量位移設(shè)備或者功能開(kāi)關(guān)，從而使功能開(kāi)關(guān)耗散能量并控制位移。
雖然圖4A示出了功能開(kāi)關(guān)的一種設(shè)計(jì)，但是也可以采用其它設(shè)計(jì)。例如，在以下幾個(gè)應(yīng)用中可以采用純粹的一次機(jī)械功能開(kāi)關(guān)。在最簡(jiǎn)單的形式中，它可以由通過(guò)安全銷(xiāo)(剪切銷(xiāo))與桿耦合的管子組成。這種設(shè)備適于直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖4A所示的設(shè)備在某種意義上是單向的，即桿可以自由向左移動(dòng)，從容器46回流到室48通過(guò)一單向閥56是不受約束的。因此，開(kāi)關(guān)在一個(gè)方向上總是處于“關(guān)閉”狀態(tài)，但在另一個(gè)方向上可以設(shè)定為“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”和“阻尼”狀態(tài)。安全銷(xiāo)功能開(kāi)關(guān)也可以與各種可變強(qiáng)度彈簧耦合。這種設(shè)計(jì)特別適合于安裝在剛性亞結(jié)構(gòu)上的小型結(jié)構(gòu)，例如安裝在混凝土墩(支座)上的移動(dòng)房屋。
圖17表示用于橋梁上的本發(fā)明典型實(shí)施例。該實(shí)施例包括滑動(dòng)地安裝在基座84上的橋梁83，和將86表示的雙向功能開(kāi)關(guān)與橋梁83和基座84連接起來(lái)的固定件85.1和85.2。此外，提供了測(cè)量諸如系統(tǒng)的位移、速度、加速度、應(yīng)力之類(lèi)輸入信號(hào)的傳感器87。傳感器與響應(yīng)于傳感器接收信號(hào)以控制開(kāi)關(guān)86的計(jì)算機(jī)72相連接。開(kāi)關(guān)通過(guò)計(jì)算機(jī)幾乎可以瞬時(shí)地完成在“開(kāi)啟”、“關(guān)閉”和“阻尼”狀態(tài)之間的切換。由圖17顯而易見(jiàn)，可以控制從地面?zhèn)鬟f到橋梁的能量或者反之亦然。此外顯而易見(jiàn)的也是，可以改變橋梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)。例如橋梁的質(zhì)量可以通過(guò)與橋梁耦合或者解耦合的基座質(zhì)量加以改變。此外，開(kāi)關(guān)的剛度可以改變，或者可以阻尼(緩沖)橋梁或者基座的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，以圖17方式改變的橋梁是一種自適應(yīng)結(jié)構(gòu)。
圖18示出了雙向可復(fù)用功能開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，開(kāi)關(guān)用86表示。該設(shè)計(jì)包括兩個(gè)圖4A所示的單向開(kāi)關(guān)，圓柱體38a和38b首尾相連地安裝在沿相反方向延伸的它們的桿40a和40b上。桿借助軛組件連接在一起，軛組件包括兩個(gè)通過(guò)螺母89固定就位在桿螺紋端40a.1和40b.1上的橫向延伸條88。條借助軸90耦合在一起，每根軸的相對(duì)端與相關(guān)的條88的一端合適地連接起來(lái)。軛組件可以與固定件85.2或者其它連接件合適地連接起來(lái)。每個(gè)圓柱體38提供了可以與合適的固定件85.1等耦合的支架91。每個(gè)圓柱體具有端口38a.1或38b.1，端口經(jīng)三位閥92與容器46相通。三位閥的位置可以較好地由與計(jì)算機(jī)72耦合的電子控制器58確定。雖然當(dāng)閥門(mén)處于阻尼位置時(shí)雙向開(kāi)關(guān)86可以起阻尼器的作用，但可以提供附加的阻尼器59(未畫(huà)出)。雖然用于控制閥的機(jī)構(gòu)可以是電子的，但是可以采用由電氣或通過(guò)一機(jī)械裝置控制的可變通孔閥，例如檢測(cè)圓柱體38與桿40之間運(yùn)動(dòng)的雙臂曲柄或者連接圓柱體和桿的結(jié)構(gòu)。如果用電氣控制，為了改進(jìn)響應(yīng)時(shí)間典型的是只有單一“阻尼”設(shè)置。雖然在圖3、13和17中示出的功能開(kāi)關(guān)安裝成伸縮型，功能開(kāi)關(guān)也可以安裝成彎曲、扭曲或者剪切型。
在已有技術(shù)中已經(jīng)采用增加的阻尼和剛度(ADAS)來(lái)改變建筑物結(jié)構(gòu)以改善傾斜特性。但眾所周知的是，較高的固定剛度和阻尼并不一定有助于減少結(jié)構(gòu)的振動(dòng)水平。變化的阻尼剛度和阻尼可以達(dá)到更好的效果。此外，功能開(kāi)關(guān)也可以改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，這也有助于減少振動(dòng)水平。因此，通過(guò)采用上述揭示的功能開(kāi)關(guān)，可以實(shí)時(shí)改變質(zhì)量、阻尼和剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。
參見(jiàn)圖19。示出了具有垂直柱體93和屋頂桁架94的兩層結(jié)構(gòu)。功能開(kāi)關(guān)以所示方式安裝在中間柱體93.2和93.3之間。通過(guò)將功能開(kāi)關(guān)設(shè)定為“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”狀態(tài)，中間柱體可以是被加強(qiáng)支撐或者是根本沒(méi)有加強(qiáng)支撐。因此可改變框架的剛度。功能開(kāi)關(guān)也可以與阻尼器而不是剛性部件連接。因此，可以同時(shí)改變質(zhì)量、阻尼和剛度等物理參數(shù)。圖19所示的功能開(kāi)關(guān)可以設(shè)計(jì)成只承受延伸力的作用。因此不會(huì)因?yàn)閴嚎s力引起縱彎曲。在這種方式下，功能開(kāi)關(guān)的連接和支撐所需的橫截面積較小從而降低造價(jià)。
圖20表示建立在地基隔離單元上的高建筑物。高建筑物用10表示，基座用96表示，基座包括硬質(zhì)表面96.1而建筑物包括剛性基座10b。滾筒98等布置在剛性基座10b和硬質(zhì)表面之間從而使建筑物結(jié)構(gòu)10可以相對(duì)于基座96而運(yùn)動(dòng)。功能開(kāi)關(guān)86在建筑物10與基座96之間延伸。該系統(tǒng)與圖19所示的設(shè)計(jì)不同，因?yàn)樗淖兞肆Φ膫鬏斅窂胶蛠?lái)自外力源的能力，而圖19的設(shè)計(jì)改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼和剛度。但是其基本原理與只改變結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)是一樣的。
圖21示出了改變質(zhì)量的另一種設(shè)計(jì)概念。在該設(shè)計(jì)中，直接安裝在基座96上的建筑物結(jié)構(gòu)10通過(guò)功能開(kāi)關(guān)86與質(zhì)量100耦合。質(zhì)量可以是另一幢建筑物。因?yàn)榻ㄖ?0和質(zhì)量可能具有不同的運(yùn)動(dòng)(不同的頻率、相位和不同的振幅)并且可以由功能開(kāi)關(guān)86連接或者不連接，所以?xún)蓚€(gè)物體的振動(dòng)可能會(huì)在一定程度上互相抵消。
雖然已經(jīng)借助本發(fā)明的目標(biāo)和內(nèi)容闡述了本發(fā)明的控制理論，但是也許從圖22中可以更好地理解該理論。圖22所示的是包括剪切墻102與104、兩根隔開(kāi)的垂直柱體106和由柱體支撐的質(zhì)量108的建筑物。此外，第一功能開(kāi)關(guān)110位于柱體106與剪切墻102之間。第二功能開(kāi)關(guān)112位于另一柱體106和剪切墻104之間。第一功能開(kāi)關(guān)110通過(guò)連接件114和116與相關(guān)的剪切墻和柱體連接，而第二功能開(kāi)關(guān)通過(guò)連接件118和120與相關(guān)的剪切墻104和柱體106連接。每一剪切墻都具有一定的剛度，剪切墻102的剛度用K1表示，而剪切墻104的剛度用K2表示。按照最小勢(shì)能守恒原理，通過(guò)在K1和K2之間切換剛度建立了簡(jiǎn)單而非常有效的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的最大降低和最小的位移。假定K1＝K2，則在剪切墻102與104之間的切換使作為表觀剛度常數(shù)的K＋K1或K＋K2保持恒定。但是，增加的剛度K1和K2交替地存儲(chǔ)和降低了勢(shì)能。當(dāng)使質(zhì)量108接箭頭122的方向移動(dòng)時(shí)，功能開(kāi)關(guān)110切換至“開(kāi)啟”狀態(tài)，而功能開(kāi)關(guān)112切換至“關(guān)閉”狀態(tài)。如果通過(guò)按箭頭122的方向的地面運(yùn)動(dòng)引起的質(zhì)量最大位移為x1，則增加的剛度存儲(chǔ)的能量為K1x12/2。當(dāng)質(zhì)量開(kāi)始沿箭頭124的方向移動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)110切換至“關(guān)閉”位置，而開(kāi)關(guān)112切換至“開(kāi)啟”位置。此時(shí)，剛度K1可以自由移動(dòng)并釋放存儲(chǔ)的能量。因此，存儲(chǔ)的能量K1x12/2被釋放。與功能開(kāi)關(guān)110相連的能量耗散機(jī)構(gòu)在質(zhì)量沿箭頭124的方向移動(dòng)期間耗散該能量數(shù)量。同時(shí)，由于功能開(kāi)關(guān)112處于“開(kāi)啟”狀態(tài)，剪切墻104的剛度K2開(kāi)始與主框架106的剛度K一起做功。也就是說(shuō)，剪切墻104的剛度(K2)開(kāi)始存儲(chǔ)勢(shì)能直到質(zhì)量體沿箭頭124的方向到達(dá)最大位移，最大位移用X2表示。同樣，該能量數(shù)量等于K2x22/2，它將在質(zhì)量108沿箭頭122方向的下一次運(yùn)動(dòng)時(shí)耗散。算法的時(shí)間關(guān)系曲線示于圖23中。在圖中，實(shí)線126表示功能開(kāi)關(guān)110處于“開(kāi)啟”狀態(tài)而功能開(kāi)關(guān)112處于“關(guān)閉”狀態(tài)時(shí)的變形。點(diǎn)劃線128表示功能開(kāi)關(guān)110處于“關(guān)閉”狀態(tài)而功能開(kāi)關(guān)112處于“開(kāi)啟”狀態(tài)時(shí)的變形。
雖然前述方程(5)應(yīng)用于單自由度系統(tǒng)，但是用于多自由度的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)變得略微增加一些復(fù)雜性。方程式(5)由此變?yōu)镋kci+Ekfi+Edi+Edfi+Epci+Epfi=Wi+Ti----(10)]]>這里，與方程式(5)比較，新引入的上標(biāo)i表示ith模式而字母T代表由模式傳遞的能量，而不是ith模式傳遞的能量。Ti項(xiàng)可以為正也可以為負(fù)。但是，涉及第一模式，或者甚至涉及前幾個(gè)模式，Ti項(xiàng)在大多數(shù)情況下都是正的。(Liang&Lee，“結(jié)構(gòu)阻尼部I復(fù)雜阻尼理論”，NCEER報(bào)告91-0004，1991)。因此，使模態(tài)守恒勢(shì)能最小化的任務(wù)也包括使模態(tài)能量傳遞最小化。
該原理是使M、C和K的變化必須使守恒能量最小。換句話說(shuō)，在外部激發(fā)期間，對(duì)總的外部能量處理如下避免一部分能量進(jìn)入結(jié)構(gòu)；使其存儲(chǔ)，隨后阻尼掉一些，并保留一些以便隨后用來(lái)作一定數(shù)量的功，以防止在下一步驟中吸收外部能量。在MDOF系統(tǒng)中，只是滿足方程式(5)的安排是不夠的，應(yīng)該考慮另外的能量和模態(tài)能量的傳遞。
由上可見(jiàn)，功能開(kāi)關(guān)可以選自圖4A所示的能量耗散設(shè)備、圖21所示的質(zhì)量耦合設(shè)備或者圖22所示的剛度改變?cè)O(shè)備等。這種設(shè)備或者是增加結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)阻抗來(lái)減少由外部能量的施加引起的結(jié)構(gòu)能量輸入，或者減少來(lái)自結(jié)構(gòu)其它模式的能量傳遞，或者兩者同時(shí)采用，從而使結(jié)構(gòu)的守恒能量最小化。
四通路開(kāi)關(guān)系統(tǒng)示于圖26-28，該系統(tǒng)可在兩種模式下運(yùn)行以使開(kāi)關(guān)沿X和Y兩個(gè)方向動(dòng)作。在圖27中，131為盛油容器；132為安裝外罩；133為制動(dòng)罩；134為轉(zhuǎn)盤(pán)；135為滑動(dòng)槽；136為滑塊；137為右活塞；138為右圓柱體；139為右盛油腔；140為左活塞；以及141為左盛油腔體。在圖26中，142為頂蓋143的軸承；144為滑動(dòng)軸承；145為滑行通道135的軸承；146.1為左管道；146.2為右管道；以及147為控制閥。在圖28中，148為電磁制動(dòng)器(電磁閘)；149為用于制動(dòng)的電磁鐵；以及150為用于控制閥147的電磁鐵。
當(dāng)一電壓施加到電磁鐵149時(shí)，制動(dòng)器148阻止盤(pán)134的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在軸承裝置兩端不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)沒(méi)有電壓施加在電磁鐵149上時(shí)，制動(dòng)器不起作用，由于外部扭矩，盤(pán)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)電磁鐵150通電時(shí)，其推動(dòng)力關(guān)閉控制閥147。因此油無(wú)法通過(guò)管道146和閥147流出。這樣活塞137和140都不能移動(dòng)?；瑝K136的位置是固定的。當(dāng)沒(méi)有電壓時(shí)，滑塊136可以在外力作用下移動(dòng)但受到來(lái)自控制閥147的一些阻力。即，當(dāng)閥孔開(kāi)得較大時(shí)，阻力較?。划?dāng)閥孔開(kāi)得較小時(shí)，阻力較大。
如上所述，制動(dòng)器一轉(zhuǎn)盤(pán)工作起來(lái)象一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)它能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭曲剛度為零。當(dāng)不容許轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則施加了較大的扭曲剛度。剛度值的設(shè)計(jì)按照特定的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。而且，滑塊工作起來(lái)象一個(gè)平移開(kāi)關(guān)。當(dāng)滑塊可以自由運(yùn)動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)上沒(méi)有增加剛度。但是，通過(guò)由控制閥147的開(kāi)孔調(diào)節(jié)阻力可以獲得一定量的阻尼。當(dāng)閥孔被固定時(shí)，就獲得所需的剛度值。
調(diào)節(jié)控制閥孔的開(kāi)度獲得了一定的阻力。阻力以下述方式確定1)在所需時(shí)間間隔內(nèi)(可以取更短的時(shí)間)，滑塊必須停于某一位置，否則圓柱體就不能在下一步驟中使用。2)圓柱體—活塞系統(tǒng)的阻尼率至少應(yīng)該為70％，否則能量耗散將不足以釋放整個(gè)結(jié)構(gòu)的能量。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)修改振動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟分析結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)；將結(jié)構(gòu)中的功能開(kāi)關(guān)安裝在根據(jù)分析確定選定位置上，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)具有“開(kāi)啟”或者“關(guān)閉”狀態(tài)；測(cè)量由在外部能量作用下引起結(jié)構(gòu)一個(gè)或多個(gè)速度、加速度或者位移的數(shù)值；以及提供控制裝置來(lái)實(shí)時(shí)控制功能開(kāi)關(guān)以響應(yīng)測(cè)量得到的數(shù)值，受控的功能開(kāi)關(guān)在狀態(tài)之間切換以使結(jié)構(gòu)的守恒能量最小，從而控制結(jié)構(gòu)的位移。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在功能開(kāi)關(guān)控制期間，控制裝置向功能開(kāi)關(guān)增加的能量最少。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于物理參數(shù)確定如下a)確定結(jié)構(gòu)的重量、側(cè)向剛度和固有頻率；以及b)隨后當(dāng)受到選擇的地震激發(fā)時(shí)，通過(guò)利用由步驟a確定的數(shù)值確定結(jié)構(gòu)的理論位移響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟如果根據(jù)建筑物代碼的百分比偏移和其固定頻率無(wú)法接收由權(quán)利要求3步驟b得到的理論位移響應(yīng)，則選擇所用的方法使結(jié)構(gòu)實(shí)際的位移響應(yīng)最??；以及計(jì)算剛度、質(zhì)量和阻尼適應(yīng)的修改以達(dá)到所需的結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)。
5.如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述功能開(kāi)關(guān)可以選自能量耗散設(shè)備或質(zhì)量耦合設(shè)備或是剛度改變?cè)O(shè)備或兩者，所述設(shè)備不是增加結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)阻抗來(lái)減少由外部能量作用引起的結(jié)構(gòu)能量輸入就是減少來(lái)自結(jié)構(gòu)其它模式的能量傳遞，或者兩者同時(shí)采用，從而使結(jié)構(gòu)的守恒能量最小
6.如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述功能開(kāi)關(guān)與用于控制結(jié)構(gòu)位移的已有技術(shù)設(shè)備一起使用，其中的控制裝置包括閾值，并且當(dāng)測(cè)量的數(shù)值超過(guò)閾值時(shí)啟動(dòng)本發(fā)明的功能開(kāi)關(guān)以使已有技術(shù)設(shè)備首先運(yùn)行。
7.如前面權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，功能開(kāi)關(guān)安裝在多個(gè)相交的平面內(nèi)，其中速度、加速度或者位移的測(cè)量值之一取自多于一個(gè)的平面內(nèi)，并且控制裝置響應(yīng)于多于一個(gè)平面內(nèi)的測(cè)量值，控制裝置控制相交平面內(nèi)的功能開(kāi)關(guān)。
8.一種修改結(jié)構(gòu)的裝置，用來(lái)在受到諸如地震或風(fēng)之類(lèi)外力引起的外部能量作用時(shí)控制結(jié)構(gòu)的位移，其特征在于結(jié)構(gòu)包括支撐在基座上的框架，所述裝置包括與框架連接用來(lái)檢測(cè)框架位移的傳感器裝置；與框架耦合的功能開(kāi)關(guān)；以及用于操作功能開(kāi)關(guān)裝置以當(dāng)傳感器檢測(cè)框架位移時(shí)響應(yīng)從傳感器裝置中收到信號(hào)的控制裝置，在控制裝置的操作下，功能開(kāi)關(guān)不是使結(jié)構(gòu)的能量最小，就是阻止能量向結(jié)構(gòu)傳遞，或者兩者都是，以使結(jié)構(gòu)的守恒能量最小，從而使結(jié)構(gòu)位移最小。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于傳感器裝置包括確定位置的第一敏感裝置；確定速度的第二敏感裝置；確定加速度的第三敏感裝置；確定應(yīng)力的第四敏感裝置；以及確定力的第五敏感裝置。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于功能開(kāi)關(guān)裝置包括至少一個(gè)安裝在結(jié)構(gòu)x-z平面內(nèi)的功能開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)安裝在結(jié)構(gòu)y-z平面內(nèi)的功能開(kāi)關(guān)，功能開(kāi)關(guān)能夠使得從所述平面之一到所述平面之另一個(gè)的能量傳遞最小或者阻止能量傳遞。
11.如權(quán)利要求8-10中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于功能開(kāi)關(guān)裝置包括多個(gè)功能開(kāi)關(guān)，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)能夠調(diào)整到起剛性部件的作用、可動(dòng)單元的作用或者阻尼器的作用。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于每個(gè)功能開(kāi)關(guān)是機(jī)械開(kāi)關(guān)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于每個(gè)功能開(kāi)關(guān)是液壓開(kāi)關(guān)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于每個(gè)液壓功能開(kāi)關(guān)包括盛油腔；以及可以打開(kāi)和關(guān)閉以使流體通過(guò)的開(kāi)孔。
15.如權(quán)利要求11-14中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于每個(gè)功能開(kāi)關(guān)包括一個(gè)調(diào)節(jié)器。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于調(diào)節(jié)器包括一個(gè)電動(dòng)一機(jī)械控制器。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于調(diào)節(jié)器包括一個(gè)機(jī)械控制器。
18.如權(quán)利要求11-17中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于功能開(kāi)關(guān)通過(guò)連桿與框架耦合，其中傳感器裝置包括數(shù)據(jù)采集和作出判斷單元，數(shù)據(jù)采集和作出判斷單元與調(diào)節(jié)器連接在一起。
19.一種用來(lái)控制結(jié)構(gòu)位移的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)修正方法，其特征在于包括以下步驟在結(jié)構(gòu)中安裝功能開(kāi)關(guān)，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)能夠在結(jié)構(gòu)受到能量作用時(shí)控制其位移，并且每個(gè)功能開(kāi)關(guān)能夠在“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間切換；測(cè)量靠近各功能開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)的速度，所述速度因外部能量作用在結(jié)構(gòu)上而產(chǎn)生；建立用于每個(gè)功能開(kāi)關(guān)的初始局部結(jié)構(gòu)控制信號(hào)以響應(yīng)靠近有關(guān)功能開(kāi)關(guān)附近的結(jié)構(gòu)的測(cè)定速度；以及提供控制裝置以使功能開(kāi)關(guān)在沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)信號(hào)的控制信號(hào)下起控制信號(hào)作用，由此使功能開(kāi)關(guān)控制結(jié)構(gòu)的位移。
20.如權(quán)利要求19所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于當(dāng)速度接近零時(shí)，初始化局部結(jié)構(gòu)控制信號(hào)，當(dāng)它起作用時(shí)，將改變功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求19或20所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于功能開(kāi)關(guān)安裝在多個(gè)相交的平面內(nèi)，并在多于一個(gè)平面內(nèi)測(cè)量速度。
22.如權(quán)利要求19、20或21的之一所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于力測(cè)量用于每一功能開(kāi)關(guān)，并進(jìn)行比較以確定測(cè)定力是否超過(guò)閾值力，如果力超過(guò)閥值級(jí)則或初始化優(yōu)勢(shì)信號(hào)以防止有關(guān)的功能開(kāi)關(guān)對(duì)初始局部結(jié)構(gòu)控制信號(hào)起作用直到經(jīng)過(guò)一段規(guī)定時(shí)延為止，或者是如果力沒(méi)有超過(guò)閾值級(jí)則不初始化優(yōu)勢(shì)信號(hào)。
23.如權(quán)利要求22所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于測(cè)量取自多個(gè)加速度和結(jié)構(gòu)位移的關(guān)鍵位置，采用速度、加速度和結(jié)構(gòu)位移的測(cè)定值計(jì)算結(jié)構(gòu)的守恒能量，所有功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)都實(shí)時(shí)確定，并根據(jù)速度位移理論向功能開(kāi)關(guān)發(fā)布優(yōu)化命令來(lái)改變它們的狀態(tài)。
24.如權(quán)利要求22所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于測(cè)量取自多個(gè)的加速度和結(jié)構(gòu)位移的關(guān)鍵位置，采用速度、加速度和結(jié)構(gòu)位移的測(cè)定值計(jì)算結(jié)構(gòu)的守恒能量，所有功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)都實(shí)時(shí)確定，并根據(jù)守恒能量最小化的原理向功能開(kāi)關(guān)發(fā)布優(yōu)化命令來(lái)改變它們的狀態(tài)。
25.如權(quán)利要求24所述控制結(jié)構(gòu)位移的方法，其特征在于對(duì)于所有的功能開(kāi)關(guān)作出建立故障安全設(shè)定值以確保在沒(méi)有RSM時(shí)一定程度的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其中位移、速度和加速度的測(cè)量值與某個(gè)最大預(yù)設(shè)水平進(jìn)行比較，并且如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量超過(guò)最大的允許值，則發(fā)送優(yōu)勢(shì)信號(hào)以使所有的功能開(kāi)關(guān)處于故障一安全設(shè)定值。
26.一種可以控制結(jié)構(gòu)位移的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)修正(RSM)裝置，其特征在于包含多個(gè)安裝在結(jié)構(gòu)中的功能開(kāi)關(guān)(36)，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)能夠在結(jié)構(gòu)受到能量作用時(shí)控制其位移，并且每個(gè)功能開(kāi)關(guān)能夠切換于“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間；安裝在鄰近功能開(kāi)關(guān)(36)的結(jié)構(gòu)中的速度換能器(64)，用來(lái)測(cè)量靠近功能開(kāi)關(guān)附近的結(jié)構(gòu)的速度，速度是由作用于結(jié)構(gòu)的外部能量引起的，每個(gè)速度換能器初始化信號(hào)以響應(yīng)測(cè)定速度；建立用于功能開(kāi)關(guān)的初始局部結(jié)構(gòu)控制信號(hào)以響應(yīng)有關(guān)的速度信號(hào)的控制裝置(67)；以及裝置(57)用于使功能開(kāi)關(guān)在沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)信號(hào)下對(duì)控制信號(hào)起作用，由此，使功能開(kāi)關(guān)控制結(jié)構(gòu)位移。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于功能開(kāi)關(guān)和速度換能器安裝在多個(gè)平面內(nèi)。
28.如權(quán)利要求26或27所述的裝置，其特征在于提供了力測(cè)量裝置(65)，力測(cè)量裝置初始化力信號(hào)以響應(yīng)作用在各個(gè)功能開(kāi)關(guān)上的力信號(hào)，并且控制裝置提供有比較裝置以確定測(cè)定力是否超過(guò)閾值力，控制裝置具有如果力超過(guò)閾值級(jí)陣則初始化優(yōu)勢(shì)信號(hào)的裝置，以防止有關(guān)的功能開(kāi)關(guān)對(duì)初始局部結(jié)構(gòu)控制信號(hào)起作用直到經(jīng)過(guò)一段規(guī)定的時(shí)延后為止。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于加速度和位移換能器(73)安裝在所述結(jié)構(gòu)的多個(gè)關(guān)鍵位置上，其中計(jì)算機(jī)(74)采用速度、加速度和結(jié)構(gòu)位移的測(cè)定值來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的守恒能量，其中從所有的功能開(kāi)關(guān)到計(jì)算機(jī)處設(shè)有反饋線路從而實(shí)時(shí)確定功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，并且其中，計(jì)算機(jī)根據(jù)守恒能量最小化原理向功能開(kāi)關(guān)發(fā)布優(yōu)化的命令來(lái)改變它們的狀態(tài)。
30.一種用于振動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)修正的方法，其特征在于包含以下步驟和組合提供第一對(duì)第一和第二功能開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)能夠在第一和第二部分開(kāi)關(guān)之間基本上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“開(kāi)啟”狀態(tài)與第一和第二部分開(kāi)關(guān)能夠自由地互相相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“關(guān)閉”狀態(tài)之間切換；功能開(kāi)關(guān)在結(jié)構(gòu)中的安裝方式是，如果第一對(duì)的第一功能開(kāi)關(guān)由于外部能量作用在張力作用下設(shè)放置，則第一對(duì)的第二功能開(kāi)關(guān)在壓縮作用下設(shè)置；測(cè)量因外部能量作用引起的結(jié)構(gòu)一個(gè)或多個(gè)速度、加速度或位移值；以及響應(yīng)測(cè)定值在“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間改變功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功能開(kāi)關(guān)在壓縮作用下切換至“開(kāi)啟”狀態(tài)；而功能開(kāi)關(guān)在張力作用下切換至“關(guān)閉”狀態(tài)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于第一對(duì)功能開(kāi)關(guān)安裝在公共平面內(nèi)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含以下步驟提供第二對(duì)第一和第二功能開(kāi)關(guān)，第二對(duì)的每個(gè)開(kāi)關(guān)能夠在第一和第二開(kāi)關(guān)部分之間基本上設(shè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“開(kāi)啟”狀態(tài)與第一和第二開(kāi)關(guān)部分能夠自由地彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“關(guān)閉”狀態(tài)之間切換；第二對(duì)功能開(kāi)關(guān)被安裝在結(jié)構(gòu)中的第二平面，第二平面與第一平面相交，第二對(duì)功能開(kāi)關(guān)的安裝方式是，如果第二對(duì)的第一功能開(kāi)關(guān)因受外加能量而在張力作用下設(shè)置，則第二對(duì)的第二功能開(kāi)關(guān)在壓縮作用下設(shè)置；響應(yīng)于測(cè)定值在“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間改變功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功能開(kāi)關(guān)在壓縮作用下切換至“開(kāi)啟”狀態(tài)；而功能開(kāi)關(guān)在張力作用下切換至“關(guān)閉”狀態(tài)。
33.如權(quán)利要求30-32中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其中成對(duì)功能開(kāi)關(guān)之一的第一開(kāi)關(guān)的一端靠近同一對(duì)第二功能開(kāi)關(guān)的一端。
34.如權(quán)利要求30-33中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于功能開(kāi)關(guān)通過(guò)自適應(yīng)算法而受控的以使表觀剛度、阻尼和質(zhì)量保持不變而修正結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度、阻尼和質(zhì)量。
35.一種實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)修正的方法，其特征在于包含以下步驟提供功能開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)能夠在第一和第二開(kāi)關(guān)部分基本上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“開(kāi)啟”狀態(tài)、第一和第二開(kāi)關(guān)部分之間的作吸收能量運(yùn)動(dòng)的“阻尼”狀態(tài)與第一和第二開(kāi)關(guān)部分能夠相對(duì)于彼此而自由運(yùn)動(dòng)的“關(guān)閉”狀態(tài)之間切換；在質(zhì)量、阻尼和剛度的物理參數(shù)可以由開(kāi)關(guān)加以修正的結(jié)構(gòu)中安裝功能開(kāi)關(guān)；測(cè)量因多于一個(gè)平面受外部能量作用引起的結(jié)構(gòu)一個(gè)或多個(gè)速度、加速度或位移值；以及響應(yīng)于測(cè)定值和相應(yīng)的自適應(yīng)控制算法在“開(kāi)啟”、“阻尼”和“關(guān)閉”狀態(tài)之間改變功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)以有效地耗散作用于結(jié)構(gòu)上的能量并控制結(jié)構(gòu)的位移。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于功能開(kāi)關(guān)安裝在相交平面的結(jié)構(gòu)中，其中，結(jié)構(gòu)的位移同時(shí)受到多于一個(gè)平面的控制。
37.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其特征在于受控的功能開(kāi)關(guān)響應(yīng)測(cè)定的速度、力、位移和加速度以及相應(yīng)的自適應(yīng)控制算法將某些部件和亞結(jié)構(gòu)加以連接或松開(kāi)以改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
38.一種功能開(kāi)關(guān)，其特征在于包含具有對(duì)置的軸向?qū)R的第一和第二分離鉆孔的圓柱體部件；分別滑動(dòng)地設(shè)置在第一和第二鉆孔內(nèi)的第一和第二桿；耦合第一和第二桿使它們同時(shí)運(yùn)動(dòng)的耦合裝置；以及在鉆孔鄰近端之間延伸的流體通道，流體通道有一控制流體從一鉆孔到另一鉆孔的流量的閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)修改振動(dòng)結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，它包括以下步驟分析結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)；將結(jié)構(gòu)中的功能開(kāi)關(guān)安裝在根據(jù)分析確定選定位置上，每個(gè)功能開(kāi)關(guān)具有“開(kāi)啟”或者“關(guān)閉”狀態(tài)；測(cè)量在外部能量作用下結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)速度、加速度或者位移的數(shù)值；以及提供控制裝置來(lái)實(shí)時(shí)控制功能開(kāi)關(guān)以響應(yīng)測(cè)量得到的數(shù)值，受控的功能開(kāi)關(guān)在狀態(tài)之間切換以使結(jié)構(gòu)的守恒能量最小，從而控制結(jié)構(gòu)的位移。
文檔編號(hào)E04B1/98GK1139969SQ95191392
公開(kāi)日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者李兆治, 梁鐘, 童邁 申請(qǐng)人:紐約州立大學(xué)研究基金會(huì)