background image

X L V I I I   K O N F E R E N C J A  N AU K O W A 

KOMITETU  INŻ YNIERII  LĄ DOWEJ  I  WODNEJ  PAN 

I  KOMITETU  NAUKI  PZITB 

Opole – Krynica

 

2002

 

 
 
 
 
 
 
Roman LEWANDOWSKI

1

 

Tomasz SZYMKOWIAK

2

 

 
 
 

WPŁ YW UKŁ ADU POMIAROWEGO NA EFEKTY  

AKTYWNEJ REGULACJI DRGAŃ  KONSTRUKCJI RAMOWYCH 

 
 

1.  Wstęp 

 

Stałą  tendencją  jest dą żenie do budowy konstrukcji lekkich, o wię kszej rozpię tości, optymal-
nie zaprojektowanych i wykonywanych z materiałó w o wyższej wytrzymałości. Ró wnocześ-
nie  konstrukcje  te  są   bardziej  wrażliwe  na  działanie  obcią żeń   dynamicznych.  Drgania 
wywołane  tymi  obcią żeniami  mogą   w  sposó b  istotny  zmniejszać  komfort  użytkowania  lub,  
w skrajnych przypadkach, zagrażać bezpiecznej eksploatacji tych obiektó w. Konieczne staje 
się  wię c doskonalenie metod redukcji drgań  konstrukcji budowlanych. Jednym ze sposobó w 
redukcji drgań  jest zastosowanie układó w automatycznej regulacji. 

Ogó lnie rzecz ujmują c, układ aktywnej regulacji składa się  z pewnej liczby czujnikó w 

mierzą cych  odpowiedź  dynamiczną   w  wybranych  punktach  konstrukcji,  komputera  wyzna-
czają cego potrzebne siły aktywnego sterowania oraz siłownikó w wywołują cych wspomniane 
siły  regulacji.  Opis  ró żnych  układó w  aktywnej  regulacji  umożliwiają cych  redukcję   drgań  
budynkó w można znaleźć w pracy [1]. 

Analizę   dynamicznego  zachowania  konstrukcji  z  zainstalowanym  układem  aktywnej  regu-

lacji przeprowadza się  zakładając zazwyczaj, że mierzony jest stan dynamiczny całej konstrukcji 
gdy tymczasem, ze wzglę dó w technicznych poprzestaje się  na pomiarze stanu dynamicznego kilku 
wybranych punktó w. Może to w istotny sposó b zmienić działanie rzeczywistego układu regulacji w 
poró wnaniu z zachowaniem wynikającym z analizy modelu obliczeniowego. 

Niniejsza praca jest poświę cona analizie wpływu rozmieszczenia czujnikó w drgań , ich 

ilości i rodzaju na efekty redukcji drgań  konstrukcji ramowych poddanych działaniu wiatru. 
Wykazano,  że  rozmieszczenie  czujnikó w  drgań   ma  zasadniczy  wpływ  na  efekty  regulacji 
drgań . W poró wnaniu do przypadku w któ rym mierzy się  stan dynamiczny całej konstrukcji 
można  uzyskać  zaró wno  zwię kszenie  jak  i  zmniejszenie  efektó w  regulacji.  Niestety  przez 
nieodpowiedni  wybó r  punktó w  pomiaru  można  ró wnież  spowodować,  że  układ  aktywnej 
regulacji stanie się  niestabilny. 

                                                           

1

  Dr hab. inż., Politechnika Poznań ska 

2

  Mgr inż., Studio projektowe ADS 

background image

 

118 

2.  Ró wnania ruchu konstrukcji ramowej 

 

Ró wnanie ruchu rozpatrywanej konstrukcji ramowej daje się  zapisać w postaci: 
 

 

 

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

t

t

t

t

t

p

u

B

Kq

q

D

q

M

+

=

+

+

&

&

&

 , 

 

                 (1) 

gdzie  symbolami  q

u

( ), ( )

t

t

 

oraz  p( )

oznaczono  odpowiednio  wektory  przemieszczeń ,  sił 

aktywnej  regulacji  i  obcią żeń   wę złowych.  Wymiar  wektoró w 

)

(

 

),

(

t

p

q

  jest  ró wny  n,  a 

wektor  sił  aktywnej  regulacji  ma  wymiar  r.  Ponadto  symbole

K

D

M

 ,

 ,

oraz 

1

  oznaczają  

odpowiednio macierz mas, macierz tłumienia, macierz sztywności oraz prostoką tną  macierz o 
wymiarze  (nxr)  określają cą   punkty  przyłożenia  sił  aktywnej  regulacji.  Modelem 
obliczeniowym ramy jest tzw. rama ścinana opisana mię dzy innymi w monografii [2]. Rygle 
tej  ramy  są   nieskoń czenie  sztywne,  a  masa  konstrukcji  jest  skoncentrowana  na  poziomie 
rygli. Przemieszczenia poziome rygli są  jedynymi stopniami dynamicznej swobody ramy. 

Obcią żeniem ramy są  siły wywołane dynamiczną  czę ścią  parcia wiatru. Zakłada się , że 

obcią żenie to ma charakter losowego procesu ergodycznego wzglę dem czasu. Obcią żenie nie 
jest  skorelowane  przestrzennie.  Siłę   wymuszają cą   działają cą   na  poziomie  stropu  i-tej 
kondygnacji, któ ra jest ró wnocześnie i-tym elementem wektora 

)

(

  t

p

, oblicza się  ze wzoru: 

 

 

 

 

)

(

)

(

t

w

V

A

C

t

p

i

i

i

z

i

r

=

 ,   

 

 

   (2) 

gdzie  symbole 

r

z

i

V

)

(t

w

i

  oraz  A

i

  oznaczają   odpowiednio  gę stość  powietrza, 

wspó łczynnik  opływu,  średnią   prę dkość  wiatru  i  jego  losowe  fluktuacje  na  poziomie  i-tego 
stropu  oraz  pole  ekspozycji  stowarzyszone  z  i-tą   kondygnacją .  Funkcje  opisują ce  losowe 
fluktuacje prę dkości wiatru wyznacza się  w sposó b opisany w pracy [3] na podstawie funkcji 
gę stości  widmowej  zaproponowanej  przez  Davenporta.  Ostatecznie  przykładowe  fluktuacje 
prę dkości wiatru dają  się  opisać za pomocą  wzoru o postaci: 

 

 

 

 

å

=

+

=

N

j

j

j

jk

k

t

t

w

1

)

cos(

)

(

q

w

a

 , 

 

 

  (3) 

gdzie  wspó łczynniki 

a

jk

 są  określone w sposó b podany w pracy [3], a 

q

j

 to losowe ką ty 

fazowe  o  rozkładzie  ró wnomiernym  z  przedziału 

<

>

  , 

0 2

p

.  Ponadto 

w

dw

j

i

= -

(

)

1

dw w

=

max

  gdzie 

w

max

  jest  tzw.  czę stością   obcię cia  funkcji  gę stości  widmowej,  a 

N

 

liczbą  harmonicznych uwzglę dnionych w rozwinię ciu (3). 

Analizę   układó w  automatycznej  regulacji  czę sto  przeprowadza się  używając ró wnań  ruchu 

zapisanych za pomocą zmiennych stanu. W rozpatrywanym przypadku ró wnania te mają postać:  

 

 

 

&

( )

( )

( )

( )

x

Ax

Bu

Hp

t

t

t

t

=

+

+

 , 

  

 

                (4) 

gdzie  x

q q

( )

( , & )

t

col

=

, a ponadto  

 

ú

ú

û

ù

ê

ê

ë

é

-

-

=

-

-

  

   

      

          

    

1

1

D

M

K

M

I

0

A

 

 ,

   

ú

ú

û

ù

ê

ê

ë

é

=

-

1

1

    

B

M

0

B

 

,     

ú

ú

û

ù

ê

ê

ë

é

=

-

1

  

M

0

H

 .

 

                (5) 

 

3.  Metoda automatycznej regulacji drgań  

 

Zgodnie z teorią  liniowej regulacji kwadratowej (LQR) wskaźnik jakości sterowania przyję to 
w postaci: 

background image

 

119 

 

 

 

(

)

ò

¥

+

=

0

)

(

)

(

)

(

)

(

dt

t

t

t

t

J

T

T

Ru

u

Qx

x

 , 

 

 

   (6) 

gdzie  symbolami    i 

R

  oznaczono  macierze  wagowe.  Macierz    jest  symetryczna  i 

pó łdodatnio określona, a macierz 

R

 jest symetryczna i dodatnio określona. 

Oznaczmy  ponadto  symbolem 

)

(t

y

  c-wymiarowy  wektor  zawierają cy  te  wspó łrzę dne 

wektora stanu 

)

(t

x

 któ re mierzy się  za pomocą  czujnikó w. Można teraz napisać dodatkowe 

ró wnanie o postaci: 
 

 

 

 

)

(

)

(

t

t

Cx

y

=

 ,   

 

 

 

   (7) 

gdzie   jest zerojedynkową  macierzą  transformacji o wymiarze (cx2n).  

Zakładamy  dalej,  że  siły  aktywnej  regulacji  są   określane  na  podstawie  tylko  tych 

wspó łrzę dnych wektora stanu któ re są  znane z pomiaru. Można wię c napisać: 
 

 

 

 

)

(

)

(

)

(

t

t

t

GCx

Gy

u

=

=

 ,   

 

 

   (8) 

gdzie   jest chwilowo nieznaną  macierzą  sprzę żenia zwrotnego. 

Omawiany  problem  jest  traktowany  jako  zadanie  optymalizacji  w  któ rym  należy 

wyznaczyć macierz   w taki sposó b aby wskaźnik jakości sterowania (6) osią gną ł wartość 
minimalną  oraz aby ró wnocześnie były spełnione ograniczenia wyrażone ró wnaniami (4), (7) 
i  (8).  Zadanie  to  rozwią zano  za  pomocą   metody  opisanej  w  pracy  [4].  Po  jej  zastosowaniu 
otrzymuje się  do rozwią zania układ trzech macierzowych ró wnań  o postaci: 

 

 

,

   

)

(

1

1

2

1

-

-

-

=

T

T

T

CLC

PLC

B

R

G

 

 

 

 

   (9) 

 

 

,

   

2

2

)

(

)

(

0

RGC

G

C

Q

P

BGC

A

BGC

A

P

=

+

+

+

+

+

T

T

T

   

 (10) 

 

 

.

   

)

(

)

(

0

I

L

BGC

A

BGC

A

L

=

+

+

+

+

T

   

 

 

 (11) 

W ró wnaniach (9) – (11) niewiadomymi są  macierze 

P

 ,  oraz 

L

.  

Można pokazać, że jeżeli znany jest cały wektor stanu to układ ró wnań  (9) – (11) jest 

ró wnoważny ró wnaniu Riccati’ego. Wtedy 

I

C

=

, a ró wnanie (9) przyjmuje postać (12)  

,

   

1

2

1

P

B

R

G

T

-

-

=

 

 

 

 

 

 (12) 

z  któ rej  to  postaci  wynika,  że  rozwią zanie  ró wnania  (11)  staje  się   nieistotne  ponieważ 
macierz    nie  zależy  teraz  od 

L

.  Podstawiają c  z  kolei  (12)  do  (10)  otrzymuje  się  

nastę pują ce ró wnanie Riccati’ego: 

 

 

 

0

P

B

PBR

Q

P

A

PA

=

-

+

+

-

T

T

1

2

1

2

 . 

 

 

 (13) 

Należy ró wnież zaznaczyć, że postę pują c w opisany powyżej sposó b, w istocie rzeczy, 

otrzymuje  się   rozwią zanie  suboptymalne  ponieważ  w  trakcie  wyprowadzania  ró wnań   
(9)  –  (11)  pomija  się   wpływ  wymuszenia  zewnę trznego  na  warunki  optymalności.  Taki 
sposó b  postę powania  jest  czę sto  stosowany  przy  projektowaniu  regulatoró w  drgań   (patrz 
prace [1] lub [5]). 

Układ ró wnań  (9) – (11) rozwią zuje się  za pomocą  pewnej procedury iteracyjnej któ ra 

zostanie  kró tko opisana poniżej. Oznaczmy indeksem i numer iteracji, a symbolami 

i

i

P

 ,  

oraz 

i

  i-te  przybliżenia  macierzy 

P

 ,   i 

L

.  Na  począ tku  procesu  iteracyjnego  należy 

przyją ć 

0

  (poczatkowe  przybliżenie  macierzy  )  w  ten  sposó b  aby  były  spełnione 

background image

 

120 

warunki stabilności ruchu konstrukcji z zainstalowanym układem regulacji. Warunki te bę dą  
spełnione  jeżeli  czę ści  rzeczywiste  wszystkich  wartości  własnych  macierzy 

BGC

A

A

+

=

~

 

bę dą  ujemne. Znają c macierz 

i

 można rozwią zać ró wnanie (10) wzglę dem 

P

, a ró wnanie 

(11)  wzglę dem 

L

  otrzymują c  w  ten  sposó b  ich  nowe  przybliżenia 

1

+

i

  i 

1

+

i

L

.  Po 

podstawieniu macierzy 

i

 w miejsce macierzy   ró wnania (10) i (11) stają  się  liniowymi 

ró wnaniami  Lapunowa.  Ró wnania  te  rozwią zuje  się   za  pomocą   metody  Bartelsa  -  Stewarta 
opisanej w pracy [6]. Nowe przybliżenie macierzy   oblicza się  z ró wnania: 

 

 

 

1

1

1

1

1

2

1

1

)

(

-

+

+

+

-

+

-

=

T

i

T

i

i

T

i

C

CL

C

L

P

B

R

G

 . 

 

 (14) 

Jeżeli dwa kolejne przybliżenia macierzy 

P

 ,  i 

L

 niewiele ró żnią  się  od siebie to 

proces iteracyjny koń czy się , a ostatnio otrzymane przybliżenie macierzy   traktuje się  jako 
poszukiwane rozwią zanie problemu. Przyję to nastę pują ce warunki zakoń czenia iteracji: 

 

1

1

e

£

-

+

i

i

G

G

 , 

2

1

e

£

-

+

i

i

P

P

 ,  

3

1

e

£

-

+

i

i

L

L

 , 

 (15) 

gdzie symbolami 

3

2

1

 ,

 ,

e

e

e

 oznaczono założone dokładności obliczeń . 

 

4.  Rozwiązanie ró wnania ruchu 

 

Podstawiają c zależność (8) do ró wnania (4) możemy napisać: 

 

 

 

 

)

(

)

(

~

)

(

t

t

t

Hp

x

A

x

+

=

&

 , 

 

 

 

 (16) 

Rozwią zanie ró wnania ruchu (16) można przedstawić w nastę pują cy sposó b [5]:  

 

 

 

t

t

t

d

t

t

t

t

t

ò

-

+

=

0

0

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

Hp

x

x

F

F

 

 

 

 (17) 

gdzie 

)

(t

F

jest macierzą  fundamentalną  obliczaną  w nastę pują cy sposó b [5]: 

 

 

 

( )

.....

 

~

~

~

~

exp

)

(

3

3

!

3

1

2

2

!

2

1

+

+

+

+

=

=

A

A

A

I

A

t

t

t

t

t

F

   .                 (18) 

Całkę   wystę pują cą  we wzorze (17) oblicza się  numerycznie. Zakłada się , że w małym 

przedziale czasu 

k

k

t

t

h

-

=

+

1

 siły wymuszają ce mają  wartość stałą  ró wną  wartości w chwili 

k

. Można teraz łatwo obliczyć wspomnianą  całkę  i przedstawić stan układu w chwili  t

k

+

1

 w 

sposó b nastę pują cy: 
 

 

 

 

k

k

k

Hp

x

x

G

F

+

=

+

1

 , 

 

 

 

 (19) 

gdzie 
 

 

 

.....

 

~

~

~

3

4

!

4

1

2

3

!

3

1

2

!

2

1

+

+

+

+

=

A

A

A

I

h

h

h

h

G

 .   

 

 (20) 

W powyższych wzorach wielkości z indeksem są  określone w chwili  t

k

Znają c warunki począ tkowe ruchu oraz siły wymuszają ce można wyznaczyć stan układu 

w kolejnych chwilach czasu korzystają c z ró wnania rekurencyjnego (19). 

 

5.  Wyniki przykładowych obliczeń  

 

Wykonano  przykładowe  obliczenia  dla  ramy  jednoprzę słowej  budynku  ośmiokondygnacyj-
nego. Przyję to nastę pują ce podstawowe dane do obliczeń : wysokość kondygnacji h = 3,0 m, 

background image

 

121 

masa  stropu 

kg

 

0

,

34560

=

M

,  sztywność  słupa  na  zginanie 

2

kNm

 

0

,

191475

=

EJ

rozpię tość  rygla  ramy  l=9,0  m,  rozstaw  ram  d=12,0  m.  Bezwymiarowy  wspó łczynnik 
tłumienia  1  i  2  postaci  drgań   wynosi  2%  tłumienia  krytycznego.  Macierz  tłumienia 
konstrukcji ma postać: 

 

 

 

 

K

M

D

2

1

a

a

+

=

 . 

 

 

 

 (21) 

Założono,  że  na  1,  4,  6  i  8  kondygnacji  są   zainstalowane  aktywne,  cię gnowe  tłumiki 

drgań .  Przyję to  ponadto,  że  macierze    i 

R

  są   diagonalne,  a  elementy  diagonalne  tych 

macierzy są  ró wne 

1300

=

ii

q

 oraz 

00000001

,

0

=

ii

r

Przyję to  nastę pują ce  wartości  parametró w  funkcji  gę stości  widmowej  Davenporta: 

s

m

V

/

0

,

27

=

0

,

10

=

z

C

3

/

 

23

,

1

m

kg

=

r

.  Pole  ekspozycji  stowarzyszone  z  typową  

kondygnacją  jest ró wne 

2

m

 

0

,

36

=

A

. Przykładowy przebieg siły dynamicznej (na poziomie 

rygla 7 kondygnacji) wywołanej fluktuacjami prę dkości średnich wiatru pokazano na rys. 1. 
 

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

0

20

40

60

80

100

120

czas t [sek]

o

b

c

że

n

ie

 w

ia

tr

e

m

 (

7

 k

o

n

d

y

g

n

a

c

ja

[N

]

 

Rys. 1. Obcią żenie wiatrem na poziomie stropu 7 kondygnacji 

 

Wykonano obliczenia dynamiczne ramy dla ró żnych sposobó w rozmieszczenia czujni-kó w 

na  konstrukcji.  Założono,  że  można  instalować  czujniki  mierzące  przemieszczenia  poziome  i 
prę dkości  stropó w.  Na  rys.  2  pokazano  poró wnanie  przemieszczeń   poziomych  stropu  7 
kondygnacji.  Linią  przerywaną  pokazano  przemieszczenia  konstrukcji  bez  układu  aktywnej 
regulacji, a linią ciągłą przemieszczenia ramy na któ rej zainstalowano układ regulacji. Czujniki 
tego  układu  regulacji  mierzą  prę dkości  poziome  wszystkich  stropó w.  Na  rys.  3  dokonano 
poró wnania  przyspieszeń   stropu  7  kondygnacji  ramy  bez  układu  regulacji  z  przyspieszeniami 
ramy  na  któ rej  zainstalowano  układ  regulacji.  Widać,  że  zaproponowany  układ  regulacji 
umożliwia znaczną redukcję  drgań  ramy. Istotna jest znaczna redukcja przyspieszeń  ponieważ w 
ten  sposó b  zwię ksza  się   komfort  użytkowania  budynku.  Na  rys.  4  pokazano  przebieg  siły 
regulacji wywoływanej przez siłownik umieszczony na 1 kondygnacji. 

W  tab.  1  zestawiono  najistotniejsze  informacje  umożliwiają ce  poró wnanie  efektyw-

ności  kilku  układó w  regulacji  ró żnią cych  się   od  siebie  rozmieszczeniem  czujnikó w.  

background image

 

122 

W kolumnach 2 i 3 podano liczbę  czujnikó w oraz numery rygli ramy na któ rych te czujniki 
są  zamontowane. Zauważmy, że przypadek 5 opisuje ramę  dla któ rej mierzymy cały wektor 
stanu  (tzn.  przemieszczenia  poziome  i  prę dkości  wszystkich  rygli  ramy),  a  przypadek  7 
dotyczy  ramy  bez  układu  regulacji.  W  kolejnych  kolumnach  omawianej  tablicy  zestawiono 
maksymalne  wartości  przemieszczeń ,  prę dkości,  przyspieszeń   oraz  sił  aktywnej  regulacji. 
Analiza danych zawartych w tablicy upoważnia do sformułowania nastę pują cych wnioskó w: 

· 

rozmieszczenie czujnikó w na konstrukcji ma istotny wpływ na efekty regulacji, 

 

-0,01

-0,008

-0,006

-0,004

-0,002

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0

20

40

60

80

100

120

czas t [sek]

p

rz

e

m

ie

s

z

c

z

e

n

ie

 (

7

 k

o

n

d

y

g

n

a

c

ja

[m

]

 

Rys. 2. Poró wnanie przemieszczeń  stropu 7 kondygnacji. Linia przerywana – wyniki dla ramy 

bez układu regulacji, linia cią gła - wyniki dla ramy z zainstalowanym układem regulacji 

 

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0

20

40

60

80

100

120

czas t [sek]

p

rz

y

s

p

ie

s

z

e

n

ie

 (

7

 k

o

n

d

y

g

n

a

c

ja

[m

/s

2

]

 

Rys. 3. Poró wnanie przyspieszeń  stropu 7 kondygnacji. Linia przerywana – wyniki dla ramy 

bez układu regulacji, linia cią gła – wyniki dla ramy z zainstalowanym układem regulacji 

background image

 

123 

-100000

-80000

-60000

-40000

-20000

0

20000

40000

60000

80000

100000

0

20

40

60

80

100

120

czas t [sek]

s

iła

 r

e

g

u

la

c

ji 

(1

 k

o

n

d

y

g

n

a

c

ja

 [

N

]

 

Rys. 4. Siła regulacji wywoływana przez siłownik umieszczony na 1 kondygnacji 

 

Tablica 1. Poró wnanie układó w regulacji ró żnią cych się  rozmieszczeniem czujnikó w 

Lp 

 

Liczba czujnikó w 

przemieszczeń  

(nr kondygnacji) 

Liczba czujnikó w 

prę dkości 

(nr kondygnacji) 

Amplituda 

przem. 

[m] 

Amplituda 

prę dkości 

[m/s] 

Amplituda 

przysp. 

[m/s

2

Amplituda 

siły regul. 

[N] 

8(1,2,3,4,5,6,7,8)  0,00422 

0,01182 

0,08761 

83484,0 

4(1,4,6,8) 

4(1,4,6,8) 

0,00596 

0,01898 

0,08726 

6190,7 

2(1,8) 

2(1,8) 

0,00615 

0,02272 

0,08719 

5941,8 

2(1,8) 

0,00615 

0,02290 

0,08720 

4651,5 

5  8(1,2,3,4,5,6,7,8)  8(1,2,3,4,5,6,7,8)  0,00638 

0,01724 

0,08723 

22304,0 

4(1,4,6,8) 

0,00707 

0,01893 

0,08727 

4846,6 

0,00875 

0,02746 

0,13026 

0,0 

8  8(1,2,3,4,5,6,7,8) 

układ niestabilny 

4(1,4,6,8) 

układ niestabilny 

10 

4(2,3,5,7) 

4(2,3,5,7) 

układ niestabilny 

11 

1(8) 

układ niestabilny 

 

· 

nie jest konieczny pomiar całego wektora stanu po to by uzyskać istotną  redukcję  drgań , 

· 

niektó re konfiguracje czujnikó w są  szczegó lnie korzystne, umożliwiają  wię kszą  redukcję  
drgań   za  pomocą   mniejszych  sił  regulacji  w  poró wnaniu  z  układem  regulacji  któ ry 
mierzy cały wektor stanu, 

· 

istnieją  ró wnież konfiguracje czujnikó w destabilizują ce działanie układu regulacji, 

· 

problem optymalnego rozmieszczenia czujnikó w pomiarowych wymaga dalszych szcze-
gó łowych badań , 

· 

informacje  podane  w  tab.  1  sugerują ,  że  racjonalnymi  konfiguracjami  czujnikó w  dla 
rozpatrywanej ramy są  konfiguracje oznaczone numerami 2, 3 i 4. 

background image

 

124 

6.  Zakoń czenie 

 

W niniejszej pracy omó wiono pewną  metodę  aktywnej regulacji drgań  konstrukcji ramowych 
umożliwiają cą  analizę  wpływu liczby, rodzaju i rozmieszczenia czujnikó w pomiarowych na 
efekty  aktywnej  regulacji  drgań .  W  szczegó lności  badano  możliwości  redukcji  drgań  
budynkó w  poddanych  działaniu  sił  wywołanych  działaniem  silnych  wiatró w.  Wykazano,  że 
efekty aktywnej regulacji w znacznym stopniu zależą  od konfiguracji układu mierzą cego stan 
dynamiczny konstrukcji. Problem ten ma istotne znaczenie, a pełne jego rozwią zanie wymaga 
przeprowadzenia dalszych badań . 

 

Literatura  

 

[1] SOONG T., Active structural control, Longman Scientific & Technical, New York, 1990. 
[2] PAZ M.: Structural dynamics: theory and computation, Van Nostrand Reihold Company, 

New York, 1985. 

[3] LEWANDOWSKI R.,

 

Application of semi-empirical model to analysis of votex-excited 

vibrations  of  beams  near  synchronisation  region,  in Computational  Civil  and  Structural 
Engineering (eds. G.De Roeck and B.H.V. Topping),
 Civil-Comp Press, Edinburgh, 2000, 
s. 133-141. 

[4] LEVINE  W.  S.,  ATHANS  M.,  On  the  determinations  of  the  optimal  constant  output 

feedback  gains  for  linear  multivariable  systems,  IEEE  Transactions  on  Automatic 
Control
, Vol. AC-15, No1, 1970, s. 44-48. 

[5] MEIROVITCH L., Dynamics and control of structures, John Wiley, New York, 1990. 
[6] BARTELS  R.,  STEWART  G.,  Solution  of  the  matrix  equation  AX+XB=C;  Algorithm 

432, Communications of ACM, Vol.15, 1972, s. 820-826. 

 
 

INFLUENCE OF MEASURMENTS SYSTEM ON EFFECTS  

OF ACTIVE VIBRATION CONTROL OF FRAME STRUCTURES 

 

Summary 

 

In this paper, the influence of sensor placements on effects of active control of vibration of 
planar  frameworks  is  investigated.  In  particular,  the  reduction  of  vibration  caused  by  wind 
loads  is  of  interest.  The  wind  loads  are  numerically  simulated  on  a  basis  of  well-known 
Davenport  power  spectral  density.  The  linear  quadratic  regulator  theory  and  the  method 
proposed by Levine and Athanes [4] are used to design the control system with the reduced-
order state system observer. Results of example calculations for the eighth story framework 
with and without control system are presented and discussed. Different sensor placements are 
taken  into  account  and  it  is  found  that  a  strong  relation  between  effectiveness  of  control 
system and the sensor configuration exists. 
 
 
 
 

 

Praca została wykonana w ramach programu badań  naukowych finansowanych przez Komitet 
Badań  Naukowych (BW-11-168/02).