(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111311859.0 (22)申请日 2021.11.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114117844 A (43)申请公布日 2022.03.01 (73)专利权人 南京交通职业 技术学院 地址 211188 江苏省南京市江宁区科 学园 龙眠大道62 9号 (72)发明人 张文斌　芮丽珺　王彦　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 10286 6631 A,2013.01.09 CN 102998976 A,2013.0 3.27 CN 10279 9109 A,2012.1 1.28 US 5126641 A,19 92.06.30 周星德 等.含磁流变阻尼器的框架结构控 制研究. 《河海大 学学报(自然科 学版)》 .20 07,第 35卷(第1期),3 5-38. 审查员 董立波 (54)发明名称 一种非线性结构的主动阻尼器控制方法及 系统 (57)摘要 本发明公开一种非线性结构的主动阻尼器 控制方法， 包括： (1)建立非线性结构的有限元模 型； (2)建立并训练地震动预测模型； (3)建立非 线性结构和主动阻尼器相结合的数学模型， 并建 立阻尼器行为评价值函数R(t,at+1)； (4)根据由 地震动预测模型获得未来k个时刻地震动获得R (t,at+1)在未来k个时刻最大值所对应的阻尼器 行动at+1； (5)采集非线性结构的参数和本时刻t 的地震动； (6)获得实时的误差率函数， 并根据 at+1与本时刻 t的误差率函数的乘积调节阻尼器， 执行步骤(4)。 本发明还公开一种非线性结构的 主动阻尼器控制系统。 本发明考虑结构的非线性 行为， 提高控制精确度与时效性； 通过建立地震 动的预测模 型， 降低阻尼器行为对 结构响应的迟 缓效应导 致的较大误差 。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114117844 B 2022.10.14 CN 114117844 B 1.一种非线性结构的主动阻尼器控制方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： (1)建立非线性结构的有限元模型； (2)建立并训练地震动预测模型； (3)建立非线性结构和主动阻尼器相结合的数学模型， 并建立阻尼器行为评价值函数R (t,at+1)； (4)由地震动预测模型获得未来k个时刻的地震动， 根据未来k个时刻的地震动获得R (t,at+1)在未来k个时刻最大值所对应的阻尼器行动at+1； (5)采集非线性结构的参数和本时刻t的地震动； (6)获得实时误差率函数， 并根据at+1与本时刻t的误差率函数的乘积调节阻尼器， 进入 下一个时刻t+1执 行步骤(4)； 所述非线性结构的有限元模型为： 其中M为非线性结构的质量； C为非线性结构的瑞利阻尼； K(t)为t时刻下非线性结构的 切线刚度； x(t)分别为非线性 结构的加速度、 速度和位移； 为地面运动加速 度； 所述非线性结构和主动阻尼器结合的数 学模型为 其中， Cz(t)为阻尼器提供给非线性结构的附加阻尼； Kz(t)为阻尼器提供给非线性结构 的附加刚度， 其大小均由阻尼器行为评价值函数R(t,at+1)最优值所对应的最优阻尼器行为 at+1确定； 阻尼器行为评价 值函数为R(t,at+1)＝r(t+1)+β r(t+2)+β2r(t+3)+…+βk‑1r(t+k) 其中， 分别为非线性结构的在历次地震下 加速度响应、 速度响应以及位移响应的最大值； β 为折扣参数； k表 示评价阻尼器行为时需要 考虑的未来 k个时刻的地震动。 2.根据权利要求1所述的一种非线性结构的主动阻尼器控制方法， 其特 征在于： 所述地震动预测模型为神经网络模型， 神经网络模型输入层的神经元分别为t时刻的 地震动E(t)、 结构的位移 x(t)、 速度 加速度 输出层的神经元分别为t+1至t+k时刻 的地震动E(t+1) ‑E(t+k)； 使用历史地震动数据， 对所述神经网络训练。 3.根据权利要求1所述的一种非线性结构的主动阻尼器控制方法， 其特征在于： 步骤 (4)中通过二分法求 解未来k个时刻R(t,at+1)值最大时对应的阻尼器行为at+1。 4.根据权利要求1所述的一种非线性结构的主动阻尼器控制方法， 其特征在于： 步骤 (5)中在非线性结构上布置传感器， 获得t时刻非线性结构的位移x(t)、 速度 加速度 以及地震动E(t)。 5.根据权利要求1所述的一种非线性结构的主动阻尼器控制方法， 其特征在于： 所述实 时的误差率 函数权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117844 B 2其中， E'(t)为t时刻的实际地震动， E(t)为t ‑1时刻通过神经网络地震动预测模型对t 时刻的地震动预测值。 6.一种非线性结构的主动阻尼器控制系统， 其特征在于： 包括数学模型模块、 地震动预 测模型模块、 信号采集模块、 实时的误差率 函数模块、 阻尼器控制模块； 所述数学模型模块建立非线性结构和主动阻尼器相结合的数学模型， 所述非线性结构 模型为有限元模型； 所述震动预测模型模块 为神经网络模型， 预测未来 k个时刻的地震动； 所述信号采集模块采集非线性结构的参数和本时刻t的地震动； 所述实时的误差率 函数模块获得实时的误差率 函数； 所述阻尼器控制模块根据未来k个时刻的地震动获得R(t,at+1)在未来k个时刻最大值 所对应的阻尼器行动at+1， 并根据at+1与本时刻t的误差率 函数的乘积调节阻尼器； 所述非线性结构的有限元模型为： 其中M为非线性结构的质量； C为非线性结构的瑞利阻尼； K(t)为t时刻下非线性结构的 切线刚度； x(t)分别为非线性结构的加速度、 速度和位移； 为地面运动加 速度； 所述非线性结构和主动阻尼器结合的数 学模型为 其中， Cz(t)为阻尼器提供给非线性结构的附加阻尼； Kz(t)为阻尼器提供给非线性结构 的附加刚度， 其大小均由阻尼器行为评价值函数R(t,at+1)最优值所对应的最优阻尼器行为 at+1确定； 阻尼器行为评价 值函数为R(t,at+1)＝r(t+1)+β r(t+2)+β2r(t+3)+…+βk‑1r(t+k) 其中， 分别为非线性结构的在历次地震下 加速度响应、 速度响应以及位移响应的最大值； β 为折扣参数； k表 示评价阻尼器行为时需要 考虑的未来 k个时刻的地震动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117844 B 3