地震激励下参数不确定的相邻建筑结构重叠分散保性能混合控制方法

研究阐述了具有不确定结构参数的两个相邻建筑物在地震激励下的混合控制方法。利用包含原理和具有保证性能控制算法的重叠分散控制策略,提出了一种不确定参数结构系统的重叠分散保性能混合控制算法。基于包含原理,将一个大尺度结构分为一组具有共同部分的成对子结构,其共同部分即重叠的部分。使用保性能算法设计每个成对子结构的控制器,然后利用收缩原理,形成原系统的控制器。将重叠分散保性能混合控制算法应用于具有不确定参数的12层和9层两个相邻建筑物的振动控制问题,并与集中的保性能振动控制方法进行了比较,两种方法下结构层间位移的最大控制率分别为50%~60%和60%~70%。数值结果表明:对于具有不确定结构参数的两个相邻建筑物,该方法可以有效地抑制结构的动力响应,确保控制系统稳定性,提高了控制器设计的灵活性和可靠性。

地震激励下参数不确定结构重叠分散保性能控制

对参数不确定结构振动控制方法进行了研究。基于包含原理,采用重叠分散控制策略与保性能控制算法相结合的方法,将高层建筑结构划分成一组子结构,对每一个子结构采用保性能控制方法设计控制器,提出了参数不确定结构重叠分散保性能控制方法,较好地解决了地震激励下参数不确定建筑结构的振动控制问题。以20层Benchmark结构模型为研究对象,采用重叠分散保性能控制策略和集中保性能控制策略进行数值模拟。结果表明,对于结构系统建模存在误差或系统本身存在不确定性的情况,本文提出的重叠分散保性能控制方法均能有效降低结构的地震响应,且能够保证控制系统的可靠性和稳定性。

参数不确定结构动态输出反馈重叠分散保性能控制方法

针对参数不确定建筑结构在地震激励下控制方法,采用重叠分散控制策略,提出了动态输出反馈的重叠分散保性能控制算法。基于包含原理,一个大尺度结构分为一组具有共同部分的成对子系统,使用保性能算法和线性矩阵不等式设计了子系统的控制器,然后利用收缩原理,形成原系统的控制器。利用提出的动态输出反馈重叠分散保性能控制方法,对20层Benchmark结构模型进行数值模拟分析,并与采用重叠分散LQG、状态反馈重叠分散、输出反馈集中保性能控制方法进行了分析对比。结果表明,提出控制算法能够降低地震激励下结构动力响应且保证了控制系统在结构参数摄动下的鲁棒性。

地震作用下高层建筑重叠分散控制子结构划分机理研究

针对地震作用下高层建筑振动分散控制问题,引入信息共享的重叠分散策略,研究高层建筑振动重叠分散控制子结构划分机理。基于线型二次型(LQR)最优控制的最优权矩阵和H∞鲁棒控制的最优输出评价矩阵,分析评价高层建筑重叠分散控制子结构不同划分策略时的控制效果。对某20层Benchmark结构模型进行数值模拟与分析,结果表明,本文提出的两种重叠分散控制方法的性能评价方法,可指导任意层数高层建筑振动重叠分散控制子结构的合理划分,既保证控制系统良好的控制效果,又保证控制力在合理的范围内。

多区域网型结构电力系统鲁棒重叠分散控制

研究一类多区域网型结构特殊重叠电力系统的鲁棒分散控制问题。根据电力系统本身的结构信息约束,提出一种新的互联系统鲁棒分散控制方法。该方法根据大系统包含原理的约束条件,对系统的结构进行重叠分解处理,然后利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计系统的鲁棒分散控制器。将该方法应用到一个四区域网型结构电力系统的自动发电控制控制(AGC)中,其仿真结果表明按此方法设计的控制器较直接使用LMI方法能使系统具有更令人满意的控制性能。

地震作用下高层结构重叠分散H_∞控制鲁棒性研究

文章针对地震作用下高层建筑结构振动控制的鲁棒性问题,将集中H_∞控制理论与多重叠分散控制理论相结合导出重叠分散H_∞控制算法;采用该算法将20层钢结构Benchmark结构模型分别划分为2、4、8个子结构进行数值计算与分析,比较当结构刚度变化+15%和-15%时的控制效果。结果表明,当结构刚度在一定范围变化时,重叠分散H_∞控制算法可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅接近传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统分散控制的鲁棒性。该算法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。

基于最小控制合成算法的重叠分散控制研究

针对大型土木工程结构振动控制通常面临计算量庞大、结构参数难以确定的问题,结合最小控制合成(Minimum Control Synthesis,MCS)算法与重叠分散控制策略,建立了MCS算法在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的一般形式,提出了基于MCS重叠分散控制中子系统在龙伯格(Luenberger)能控规范型变换下的增益收缩方法。此外,将以上理论应用于20层Benchmark模型在地震作用下的控制仿真研究。结果表明:对于Benchmark模型每层最大位移、加速度,分别采用MCS重叠分散控制策略与MCS集中控制策略进行控制,两者控制效果相差较小,证明了MCS重叠分散控制的有效性。该项工作为复杂系统的控制方法提供了新途径。

复杂结构重叠分散控制理论研究与数值分析

针对复杂建筑结构分别提出了两种重叠分散控制设计方法,一种是利用包含原理来获得解耦的控制器和滤波器增益矩阵;另一种则是基于线性二次型高斯控制算法来消除子系统间重叠部分控制力的耦合,并提出了重叠分散控制的设计流程。在此基础上,结合工程实际和分散控制的特点,提出了一般重叠分散、链型、环型、星型及环-星型等多种重叠分散控制方案。通过对9层Benchmark模型进行多重叠分散控制设计与仿真分析研究,证明了所提出的设计流程、两种重叠分散控制设计方法及链型、环型和星型等特殊重叠分散控制方案的可行性与正确性。对于多重叠分散控制结构,星型分散控制可以获得更好的控制效果。

基于动态输出反馈的互联大系统重叠分散控制

主要研究一类基于动态输出反馈的环型互联大系统鲁棒重叠分散控制问题.根据大系统包含原理的约束条件,对系统进行特殊重叠结构分解,在扩展空间中分解为一系列两两子系统对,为每个两两子系统对分别设计动态输出反馈控制器,然后收缩回原空间,实现对该互联大系统的重叠分散控制.在控制器设计中,采用了Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,推导了系统稳定的充分条件,给出了动态输出反馈控制器的设计方法,并用遗传算法对设计参数进行了优化,从而进一步优化了设计结果.由于控制器设计时仅针对两两子系统,因此该方法避免了直接采用LMI方法因子系统过多,维数过大引起的LMI求解上的困难.最后将该方法应用到一个三区域互联电力系统的自动发电控制(AGC)设计中,仿真结果证明了此方法的可行性及优越性.

可逆冷带轧机速度张力系统的分散重叠控制

针对可逆冷带轧机速度张力系统的耦合和协调控制问题,提出了速度张力分散重叠控制方法.该方法首先利用包含原理和重叠结构分解,扩展原系统的状态空间,得到多个解耦的重叠子系统,并应用线性二次型(LQ)最优控制和顺序设计方法,设计各子系统的控制律.其次,将所设计的控制律收缩至原系统的状态空间,得到原系统的控制器.最后对某1422mm可逆冷带轧机的速度张力控制系统进行了仿真研究.结果表明,本文所提出的速度张力分散重叠控制方法能有效弱化速度与张力间的耦合,实现主轧机与左、右卷取机间的协调控制,同时改善了张力控制系统的动态性能,保证了轧机升降速时的张力控制精度.

互联大系统动态输出反馈多重叠鲁棒分散关联镇定

针对一类具有网型拓扑结构的互联大系统,提出一种动态输出反馈多重叠鲁棒分散关联镇定方法.该方法将系统状态空间加以扩展,在扩展空间中将其分解为按循环逆序排列的一系列两两子系统对,并为每个子系统对分别设计使其关联稳定的鲁棒分散动态输出反馈控制器,将这些多重叠设计的控制器再收缩回原空间,实现控制律的协调.将该方法应用到一个四区域网型电力系统控制设计中,仿真结果验证了所提出方法的可行性和优越性.

大型结构分散控制系统的优化研究

针对大型工程结构的分散控制方法进行研究,引入完全分散、部分独立分散及部分重叠分散控制的概念,分别以子系统控制效果局部最优及整体最优为目标设计分散控制结构的子系统控制器,并利用基于差分进化的混合粒子群算法对子系统进行优化,综合考虑子系统划分数量、子系统所含层数以及重叠部分所含层数的影响。对9层benchmark模型进行了多工况分散控制设计与数值分析。结果表明,整体最优目标下,采用部分重叠分散控制策略,能获得与集中控制策略接近的控制效果,相对于集中控制,重叠分散控制系统具有更高的可靠性,且不需要更多的控制能量。

基于包含原理一般动态互联系统的分解与分散控制

针对一般结构互联系统的动态变化,通过系统结构的描述,以包含原理的多重叠分解为基础,构建出适用于一般结构互联系统对对分解与重叠分散控制的扩展收缩变换矩阵、置换矩阵及相关的补偿矩阵;然后根据所提出的子系统对的删除与添加方式,构建出相应的删除矩阵与添加矩阵,并将两者结合得到用于完成结构变化后的互联系统对对分解与重叠分散控制的结构变化矩阵,从而实现具有一般动态结构互联系统的分解与分散控制;最后以四区域互联电力系统AGC为例对其进行详细说明.