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第一章　概论1

1.1　结构振动控制1

1.1.1　结构振动控制的概念、原理和分类1

1.1.2　被动控制原理与类型2

1.1.3　主动控制原理与类型3

1.1.4　半主动控制原理与类型4

1.1.5　混合控制原理与类型6

1.2　磁流变技术的应用7

1.2.1　磁流变技术在土木工程中的应用7

1.2.2　磁流变技术在其他方面的应用9

1.3　磁流变阻尼控制理论和技术的发展展望13

参考文献14

第二章　磁流变液的组成与性能16

2.1　磁流变液的流变机理17

2.2　磁流变液的组成18

2.2.1　磁流变液的组成与类型18

2.2.2　磁流变液的组成成分19

2.3　磁流变液的本构关系20

2.3.1　稳态剪切场下的本构关系20

2.3.2　动态剪切场下的本构关系22

2.3.3　磁流变液的性能22

2.3.4　产品的优化设计和性能评价24

2.3.5　部分单位研制的磁流变液的性能参数25

2.4　磁流变液和电流变液的比较30

参考文献31

第三章　磁流变阻尼器的类型与性能33

3.1　磁流变阻尼器的工作原理及分类33

3.2　磁流变阻尼器力学特性36

3.2.1　平板间磁流变液流动的计算理论36

3.2.2　阻尼力计算模型37

3.3　磁流变阻尼器的性能研究40

3.3.1　美国Notre Dame大学研制的阻尼器性能试验40

3.3.2　美国内华达大学研制的阻尼器性能试验46

3.3.3　哈尔滨工业大学研制的阻尼器性能试验46

3.3.4　天津大学研制的阻尼器性能试验47

3.3.5　宁波杉工监控研制的阻尼器性能试验49

3.4　磁流变阻尼器的磁路设计与结构设计原则50

3.4.1　磁流变阻尼器的磁路设计50

3.4.2　磁流变阻尼器的设计原则53

3.5　磁流变阻尼器的振动台试验55

参考文献69

第四章　磁流变阻尼器的恢复力模型71

4.1　伪静力模型71

4.1.1　轴对称模型72

4.1.2　平板模型76

4.2　动力模型79

4.2.1　Bingham模型80

4.2.2　Bingham黏弹-塑性模型81

4.2.3　修正的Bingham模型82

4.2.4　非线性双黏性模型82

4.2.5　Bouc-Wen模型83

4.2.6　修正的Dahl模型83

4.2.7　现象模型84

4.2.8　修正Bouc-Wen模型85

4.2.9　修正的现象模型86

4.2.10　非线性滞回双黏性模型87

4.2.11　非线性滞回模型88

4.2.12　Sigmoid模型88

4.2.13　带质量元素的温度唯象模型89

4.2.14　双Sigmoid模型90

4.3　非参数化模型90

参考文献92

第五章　现代控制的基本理论94

5.1　控制系统状态方程及其解94

5.1.1　状态变量及状态空间表达式94

5.1.2　连续时间状态方程的求解98

5.2　控制系统的稳定性102

5.2.1　系统的平衡点102

5.2.2　李亚普诺夫意义下的稳定性103

5.2.3　李亚普诺夫第二法判别104

5.3　线性定常控制系统的能控性和能观性106

5.3.1　线性定常系统的能控性106

5.3.2　系统能控性的判别方法107

5.3.3　线性定常系统的能观性108

5.3.4　系统能观性的判别方法108

参考文献109

第六章　结构振动的控制算法110

6.1　受控系统基本模型110

6.2　线性二次型经典最优控制111

6.3　极点配置法116

6.3.1　状态反馈的系统极点配置117

6.3.2　输出反馈的系统极点配置118

6.4　瞬时最优控制118

6.5　独立模态控制120

6.6　滑动模态控制122

6.6.1　滑移面的确定122

6.6.2　滑移模态控制器设计125

6.7　H∞状态反馈控制126

6.8　最优多项式控制127

6.9　磁流变半主动控制算法127

6.9.1　受控系统基本模型128

6.9.2　半主动控制算法要点130

6.9.3　状态方程的离散化131

6.9.4　半主动控制算法132

参考文献138

第七章　智能控制算法140

7.1　基于模糊控制的控制算法140

7.1.1　引言140

7.1.2　模糊集合和隶属函数141

7.1.3　模糊关系、模糊矩阵和模糊变换143

7.1.4　模糊逻辑与模糊语言144

7.1.5　模糊逻辑控制器的基本原理146

7.1.6　模糊逻辑推理150

7.1.7　反模糊化155

7.1.8　模糊控制的特点156

7.1.9　磁流变阻尼结构的模糊逻辑全态控制156

7.2　基于神经网络的控制算法159

7.2.1　神经网络基本原理160

7.2.2　神经网络的逼近能力分析168

7.2.3　BP网络170

7.3　基于遗传算法的控制算法179

7.3.1　遗传算法基本理论179

7.3.2　基本遗传算法185

7.3.3　基于遗传算法的磁流变阻尼器半主动控制研究194

7.3.4　程序设计与算例分析195

参考文献200

第八章　磁流变阻尼结构的地震反应分析203

8.1　磁流变阻尼器半主动控制系统仿真分析203

8.1.1　运动方程的建立203

8.1.2　算例分析203

8.2 多结构联系体系磁流变阻尼器半主动控制系统优化设计211

8.2.1　两结构联系体系振动控制系统状态方程211

8.2.2　两结构联系体系半主动控制系统优化设计213

8.2.3　两结构联系体系磁流变阻尼器半主动控制系统仿真分析213

参考文献222

第九章　磁流变阻尼结构的风振反应分析224

9.1　风荷载基本理论224

9.1.1　结构上的平均风荷载224

9.1.2　结构上的脉动风荷载225

9.2　结构风振控制的基本思路225

9.3　磁流变阻尼器对高层建筑风振的控制算法227

9.3.1　主动控制的最优化理论227

9.3.2　线性最优控制228

9.3.3　半主动控制律228

9.3.4　权矩阵的选取229

9.4　高层建筑半主动磁流变风振控制的计算机模拟230

9.4.1　广义脉动风荷载的模拟计算230

9.4.2　半主动控制结构风振反应模拟计算的步步积分法232

9.4.3　控制力的模拟计算233

9.4.4　半主动风振控制的计算机模拟程序及算例分析233

9.5　磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度控制的设计237

9.5.1　我国规范对高层建筑人体舒适度的验算238

9.5.2　规范与仿真模拟对舒适度的比较分析240

9.5.3　磁流变阻尼器对风振舒适度的控制243

9.5.4　磁流变阻尼器对于风振舒适度的设计244

9.6　拉索的振动与控制247

9.6.1　斜拉索-阻尼器系统运动方程249

9.6.2　系统反应的模态分析方法250

参考文献252

第十章　磁流变阻尼器半主动控制系统优化设计254

10.1　控制系统权矩阵的选取254

10.1.1　基于Lyapunov理论的方法255

10.1.2　基于能量的方法256

10.1.3　权矩阵R的选取257

10.1.4　算例分析257

10.2　控制装置在受控结构中的优化设置261

10.2.1　最优控制系统的性能指标261

10.2.2　性能指标对控制装置位置矩阵的灵敏度261

10.2.3　性能指标增量计算及控制装置的最优分布264

10.2.4　算例分析264

10.3　控制系统的时滞与补偿267

10.3.1　时间滞后对控制系统控制效果的影响268

10.3.2　控制系统时间滞后的补偿268

10.3.3　时间滞后补偿的效果分析269

参考文献272

第十一章　磁流变阻尼隔震结构地震反应分析274

11.1　磁流变阻尼隔震结构的分类274

11.2　磁流变阻尼隔震结构的混合方式275

11.2.1　磁流变阻尼器与滑移隔震混合方式275

11.2.2　磁流变阻尼器与橡胶隔震垫混合方式276

11.3　结构体系运动方程的建立276

11.3.1　磁流变阻尼器与滑移隔震混合控制运动方程的建立276

11.3.2　磁流变阻尼器与橡胶隔震垫混合控制运动方程的建立276

11.4　磁流变阻尼隔震结构地震反应分析277

参考文献285