Erweiterte Regelungsmethoden für adaptive Tragwerke am Beispiel des Demonstrator-Hochhauses D1244

Die vorliegende Dissertation widmet sich der Entwicklung von Regelungsmethoden für adaptive Tragwerke am Beispiel des ersten adaptiven Hochhauses D1244. Entsprechend den genannten Anforderungen an Gebäude werden die zwei Hauptregelziele der statischen Lastkompensation und der dynamischen Schwingungsdämpfung verfolgt. Als Grundlage für den modellbasierten Reglerentwurf werden zunächst geeignete mathematische Modelle hergeleitet, die das Tragwerksverhalten hinreichend approximieren. Der Entwurf einer Kraftregelung für im Tragwerk integrierte Hydraulikzylinder ermöglicht die Aufbringung vordefinierter Kräfte zur Erfüllung der übergeordneten Regelziele.

Auf Grundlage der Kraftregelung wird eine optimierungsbasierte Methode zur statischen Lastkompensation unter Berücksichtigung der begrenzten Aktorkräfte entwickelt und experimentell validiert. Darüber hinaus wird eine modellprädiktive Regelung zur Schwingungsdämpfung entwickelt, die ebenfalls die begrenzten Aktorkräfte im Entwurf einbezieht. Die Performance der modellprädiktiven Regelung wird für Prädiktionsmodelle mit unterschiedlichem Abstraktionsgrad evaluiert. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die erforderliche Genauigkeit des Reglerentwurfsmodells und Echtzeitfähigkeit der Schwingungsdämpfung. Zusätzlich wird die Regelstrategie zur dynamischen Schwingungsdämpfung um die Berücksichtigung von Verschleiß und Komponentenausfällen erweitert, um den langfristig zuverlässigen Betrieb adaptiver Tragwerke sicherzustellen. Erste experimentelle Ergebnisse für die Schwingungsdämpfung adaptiver Hochhäuser zeigen das Potential der Regelstrategien auf.