H_∞控制在AMD Benchmark结构主动控制中的应用研究

针对AMD(activemassdamper)Benchmark问题,将H∞控制理论引入到结构控制领域,提出了切实可行的主动控制方法。详细阐述了H∞控制权函数的选取方法,并采用DGKF法设计了输出反馈控制器,通过平衡截断法对控制器进行降阶得到四阶控制器。通过数值仿真,验证H∞控制器的有效性和鲁棒性。

结构主动控制最优极点配置算法研究

针对结构主动控制极点配置理论所得控制力矩阵的不唯一性,提出一种基于结构主动控制极点配置的优化算法。该算法与经典LQR最优主动控制主要区别表现在用于结构主动控制时不受加权矩阵Q和R的影响,具有明显的物理或工程意义。首先,对比了结构主动控制系统各数学模型之间的相互关系,依据传递函数矩阵的唯一性,在复平面内进行最优零极点配置;其次,构造基于期望零极点的目标传递函数矩阵,并对传递函数矩阵进行目标最小实现,从而实现结构主动控制的最优极点配置;最后采用算例说明本文算法的有效性和实用性。

等价输入干扰结构主动控制系统的分析与设计

研究了基于等价输入干扰方法设计建筑结构抗震控制器,以抑制地震引起的建筑结构震动.该控制器通过推测一个加于控制输入频道的等价震动信号,并直接将其与控制输入进行叠加,以保证震动控制性能.对等价输入干扰结构主动控制器的震动抑制机制进行了分析,表明该控制系统具有二个自由度.通过对一幢受地震冲击的三层建筑进行数值仿真,验证了该方法进行建筑结构抗震的有效性.

基于功率流的结构主动控制方法

功率流表示单位时间内外力作功或结构耗散能量的能力，它是一个理想的反应结构振动或外力大小的物理量。本文分析了三种基于功率流的结构控制策略，并首先分别推导出了它们的控制算子的一般表达式，然后通过将建筑结构简化为单自由度模型说明了它们在减小结构动力响应方面的机理，最后给出了在简谐激励下结构响应的数值计算结果。

基于模糊神经网络系统的结构主动控制

目的应用自适应模糊神经网络对多维地震动下结构的振动进行主动控制.方法用这种自适应模糊神经网络作为主动控制器,以结构的位移和加速度作为输入,计算出主动控制力.结果将计算的主动控制力输入到结构的动力方程中,结构的位移响应有了较大幅度地减少.同被动控制相比有较大提高.结论自适应模糊神经网络是一种适用于对结构进行主动控制的智能算法。该控制系统无需引入结构的运动模型和精确参数;对复杂的结构易于建模;同被动控制相比其适应力强,消振迅速而且效果良好.

用形状记忆合金对转子振动进行变结构主动控制

运用现代控制理论中的最优控制方法 ,引入时变控制和输出反馈控制 ,研究利用形状记忆合金对转子振动进行变结构主动控制 ,特别是抑制转子振动的瞬态响应的方法 ,得出了最优控制力和控制电流的强度变化规律 ;通过分析形状记忆合金动作器的结构 ,探讨了变刚度支承对系统总体刚度的影响 ,指出了传统设计方法的不足之处 ,特别是由压杆稳定性不足引起的失稳现象 ,并提出了改进的方法和在设计中值得注意的问题 .

基于LQG/LTR方法的结构主动控制的研究

将LQG/LTR(Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery)方法引入到结构控制领域中,针对AMD(Active Mass Damper)Benchmark模型进行主动控制策略的研究。首先建立AMD试验结构的LQG/LTR控制系统模型,并采用近似法确定模型不确定性,引入速度反馈来降低模态峰值以设计理想的目标回路;然后根据LQG/LTR理论设计了控制器,使得全状态LQR(linear quadratic regulator)调节器自然拥有的鲁棒特性在系统的输入端得到基本恢复。最后仿真结果证明了LQG/LTR控制器的有效性和鲁棒性。

结构主动控制的LQG/LTR改进方法

提出一种改进的LQG/LTR(LinearQuadraticGaussiansynthesiswithaLoopTransferRecovery)结构主动控制方法,一种新的补偿器结构被用于回路传输恢复(LTR)。这个补偿器有以下优点:(1)它是开环稳定的;(2)它能保证整个闭环系统的稳定性;(3)更重要的是,对于相同的回路传输恢复度,它所需要的增益要小于传统LQG/LTR方法的基于观测器的控制器增益。还有,就是这个新的补偿器比传统的基于观测器要有较好的恢复性能。最后,数值算例验证了本文方法的有效性。

结构主动控制系统的鲁棒策略

针对目前大多数结构主动控制算法没有考虑结构不确定因素的特点,本文以主动质量阻尼器(AMD:active mass damper)Benchmark结构试验系统为研究对象,提出适合于工程应用的、基于H_∞控制理论的主动控制方法.文中建立了上动控制结构的试验系统,根据系统辨识方法得到的面向控制的数学模型,设计了AMD主动控制系统的反馈连接结构,同时对H_∞控制权函数的选取以及控制器的设计方法进行了详细的阐述;最后通过试验证明了H_∞控制器的有效性和鲁棒性.

一种结构主动控制方法

本文给出一种对微分方程直接积分来求解控制规律的方法。求出的控制律具有简洁的表达形式，便于在实际中实现。算例结果表明，该方法能够有效地降低结构的峰值效应，其效果优于经典的线性最优化方法，因此具有广泛的应用前景。

追踪误差系统的 H_∞优化控制理论在结构主动控制中的应用

本文受追踪误差系统 H_∞优化控制理论的启示,将这一理论转换并应用于结构主动控制系统中。在给定权函数条件下,求解最优控制器,以优化输出 y(通常为结构位移)和控制力的无穷大模。本文使用 MATLAB 软件和控制工具箱及鲁棒控制工具箱编程,使得最优控制的设计计算十分简单。这种优化控制理论在结构主动控制系统中的应用研究可能是国际上一个新的研究方向。

结构主动控制理论及存在的问题

结构振动控制是使结构和控制系统共同抵御外界动荷载的作用,达到控制结构形态,减轻结构动力响应的目的。其研究和应用大体上分为三个领域:基础隔震、被动耗能减振以及主动、半主动和智能控制。本文对主动、半主动和智能控制作了描述,对结构振动控制中的问题做了探讨。

系统反应H∞优化控制理论在结构主动控制中的应用研究

本文分析研究了系统反应Ｈ∞优化控制理论在结构主动控制中的应用，对Ｈ∞优化控制理论的起源，分类，基本概念和主语进行了简要的介绍，对状态反馈（ＳｔａｔｅＦｅｅｄｂａｃｋ）和输出反馈（Ｏｕｔｐｕｔ－Ｆｅｅｄｂａｃｋ）的Ｈ∞优化控制计算方法分别进行了研究，并且使用ＭＡＴＬＡ软件中鲁棒控制工具箱（Ｒｏｂｕｓｔ－ＣｏｎｔｒｏｌＴｏｏｌｂｏｘ）的Ｈ∞标准问题优化控制计算程序对系统反应问题进行了分析，转换和计算，

隔震结构主动控制的控制效果分析

针对隔震结构隔震层位移过大的问题,该文采用了主动控制装置安装在结构隔震层的方案,并对其进行工程仿真分析。分析结果表明,结构层间主动控制和AMD控制都对隔震结构的反应有良好的控制效果。在同样的控制效果下,结构层间主动控制需要提供更大的控制力,AMD控制则需要较大的质量块质量和行程。结构层间主动控制的控制力与速度关联性较大且主要呈负相关性,而AMD控制的控制力与速度没有直接关联性。两种控制装置安装在结构隔震层都有良好的减震作用。

多层结构基于静态输出反馈的主动控制试验研究

相比全状态反馈和动态输出反馈,静态输出反馈由于所用传感器少、可以有效减少时滞而具有良好的应用前景。为进一步验证静态输出反馈算法的有效性和鲁棒性,进行了1:4五层模型结构基于H∞静态输出反馈的主动控制试验研究,并与最优控制的试验结果进行了比较。试验中仅用关键位置的少数传感器信号作为反馈输入,取得了较好的控制效果。此外,在结构模型参数发生变化时,静态输出反馈算法展现了比最优控制算法更好的鲁棒性。本文研究成果为结构主动控制的工程应用提供了一定的参考。

主动控制力在被控结构上的最优位置

用数学规划方法研究主动控制力(简称控制力)在被控结构上的最优位置,把它视为广义0-1规划问题,用隐枚举法求解;并且,引进振型相对控制度概念,以帮助选择控制力初始位置.研究一幢15层抗震房屋结构的控制力最优位置,证明该方法是有效的;并得知,对于以某个振型为主的体系反应控制,可以通过控制该振型来实现;对于需要考虑多个振型影响的体系反应控制,则需要考虑多振型同时控制;控制力最优位置问题不是凸规划,其解与控制策略和反馈增益矩阵有关;有时,不同枚举方法也会导致不同的解.

直升机结构响应主动控制飞行试验

为验证结构响应主动控制方法在直升机振动控制中的有效性,以某轻型直升机为验证机,基于具有在线识别功能的时域自适应控制算法,进行了直升机结构响应主动控制飞行试验研究。给出了飞行试验方法、试验系统组成、试验内容及其过程。通过对飞行试验数据的处理分析,对减振效果进行了评估。试飞结果表明:ACSR(Active Control of Structure Response)系统对各测点的垂向振动均有减振效果,各速度状态下的全机垂向减振效率在30%～66%之间,巡航速度状态下具有最佳的减振效率;此外,各测点的侧向振动水平也有一定程度的减小。

结构可变阻尼半主动控制

本文阐述了结构半主动控制的概念，并介绍了国内外有关结构半主动控制的研究状态，阐述了几种有关结构半主动控制的算法，包括基于经典最优控制的控制律及算法、基于变结构系统（ＶＳＳ）现论的滑动模态控制算法和非线性奇次系统的ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制算法，重点阐述了变结构系统（ＶＳＳ）理论和滑移面的确定及控制律的设计。

直升机结构响应主动控制中传感器优选问题研究

针对直升机结构响应主动振动控制问题,提出一种传感器优选方法,该方法能够在不减少待减振点数目的前提下,减少传感器数目并优化其位置,且保证系统全局减振效果基本不变,从而有效降低了整个控制系统的控制规模。优化过程采用遗传算法进行求解。以Z11直升机为例对该方法的有效性进行了验证。结果分析表明,利用该优选方法,能够得到传感器数目最少,且全局减振效果降低有限的传感器最优布置方案。

直升机结构振动频域主动控制的时域仿真

降低直升机的振动水平一直是直升机研制过程中最为关键的技术问题之一。研究直升机结构振动主动控制的频域控制算法和流程,并基于某型直升机空测数据与其控制通道频响函数实测数据,进行从时域到频域再返回时域的振动控制全过程的仿真,探讨与比较在线系统参数识别的两种方法(最小均方法和卡尔曼滤波法)、频域法的时域控制中重要参数的设置等,得出有价值的结论,为真实工程应用中方法的选择提供参考和依据。