基于人工鱼群算法的随机结构AMD控制系统LQR权矩阵优化

针对随机结构在平稳随机激励下线性二次最优控制的权参数选取问题,提出了基于人工鱼群算法的随机结构AMD控制系统权矩阵优化设计方法。该方法以结构随机响应和控制力均方值的加权组合为目标函数,考虑了结构和外激励的随机性对于控制效果的影响。其优化结果不仅保证了控制器的控制效果,而且降低了控制效果对于随机参数的敏感性,增强了控制器的鲁棒性。最后结合数值算例,验证了所述方法的有效性和正确性。

地震激励下斜拉桥电磁驱动AMD主动控制系统的系统参数优化

提出一种基于遗传算法的斜拉桥结构振动控制系统的系统参数优化设计方法,针对桥梁控制中的电磁驱动主动质量阻尼器系统的系统参数设计问题,利用遗传算法强大的非线性寻优能力,找出了使桥梁结构在地震荷载作用下作动器作功最小的AMD控制装置的系统参数最优组合规律。

大跨桥梁结构电磁驱动AMD系统输入电压的在线控制研究

通过物理学电磁理论分析建立大跨桥梁结构电磁驱动AMD振动控制系统的力电计算模型,根据大跨桥梁结构抗震设计特点,提出了基于遗传-BP神经网络的大跨桥梁结构电磁驱动AMD系统输入电压的在线实时控制方法,由传感器采集到的结构状态信号和外界地震激励信号瞬时做出系统输入电压选择,解决传统振动控制计算量繁重、运行慢导致时滞等问题,从而实现地震激励下桥梁结构在线较为精确的振动控制。

考虑RNA运行作用的近海风电结构主动质量阻尼器振动控制研究

由于风电塔上部的风轮-机舱组件(rotor-nacelle assembly, RNA)在运行状态中的非线性控制策略,风电塔顶加速度频响特征复杂,其中风轮3倍转频激励(3P)响应最为突出。考虑一种单自由度等效风电塔模型,通过OpenFAST软件确定RNA运行作用下的结构动力参数与气动荷载,开展了基于线性二次型调节(linear quadratic regulator, LQR)算法的主动质量阻尼器(active mass damper, AMD)对风电塔顶前后向加速度响应的控制研究,以被动调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)为对照考察了AMD的减振性能与控制特点。结果表明:在RNA运行作用下,AMD具有比TMD更好的控制表现,其控制作用可一定程度抑制3P频段的响应。

质量阻尼器的发展

广泛评述了调谐质量阻尼器(TMD)、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、主动质量阻尼器(AMD)、半主动TMD(SATMD)、主动调谐/主被动调谐/混合质量阻尼器(ATMD/APTMD/HMD)的研究现状.TMD,MTMD,AMD,SATMD,ATMD/APTMD/HMD能够有效地减小结构的风振与地震反应.指出强震下结构设置TMD,MTMD,AMD,SATMD,ATMD/APTMD/HMD的主要目的是限制结构屈服的进一步发展.因此,基于非线性结构模型的TMD,MTMD,AMD,SATMD,ATMD/APTMD/HMD研究具有重要意义.指出了TMD,MTMD,AMD,SATMD,ATMD/APTMD/HMD有待于进一步研究的若干问题.提出了结构主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)和多重主被动调谐质量阻尼器(MAPTMD)的新控制策略.介绍了AMTMD和MAPTMD的研究进展并指出了进一步研究的发展方向.

结构模型与控制器降阶的主动控制试验研究

土木工程结构模型的自由度数目较大,从而导致主动控制和半主动控制实施过程中时滞效应十分突出,本文采用均衡截断技术研究了结构和控制器降阶的两种方法。第一种方法是首先采用均衡实现技术得到内部均衡系统,再根据H anke l矩阵奇异值的大小对结构模型进行降阶,对降阶的结构系统设计低阶的线性二次调节(LQ)和H∞控制器;第二种方法是对原结构模型设计LQ和H∞控制器,再采用均衡实现技术对控制器进行降阶,得到低阶控制器模型。通过大量的仿真和地震模拟振动台试验,研究了所建立方法的可行性和有效性。

大跨度斜拉桥颤振主动控制研究

对受气动荷载作用的大跨度斜拉桥进行分析，对安装主动质量阻尼器（ＡＭＤ）的斜拉桥建立了全桥的三维运动方程，采用实模态对运动方程进行降阶，并根据最优控制理论，对ＡＭＤ用于大跨度斜拉桥的颤振实施主动控制进行了理论研究，推导了ＡＭＤ用于控制斜拉桥颤振的理论公式，并编写了相应的计算程序。最后，以一座斜拉桥为例，分析了ＡＭＤ对颤振的主动控制效果。

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.

主动质量控制系统的权矩阵选择及其参数的敏感性分析

在主动质量控制系统(AMD)中,权矩阵的选择对受控结构的地震反应控制是非常重要的。采用相对位移控制方式时,虽然结构的相对位移能够得到有效控制,但个别层的层间位移可能被放大了。这种现象对结构来说是非常不利的。本文针对这种情况提出了一种新的权矩阵选择方法。该方法不仅可减少结构各层的相对位移,而且,对结构各层的层间位移的控制有很强的针对性。最后,本文还对权矩阵、AMD参数以及结构参数对控制效果的影响进行了较为详细的分析,得到了一些有意义的结论。

基于自适应动态规划的主动质量阻尼系统振动控制

主动质量阻尼(AMD)系统是一种主动减振控制技术,其核心在于控制策略的设计。针对该系统力学模型中参数不确定性和外部载荷随机性问题,本文采用数据驱动的自适应动态规划(ADP)算法,设计基于ADP的鲁棒控制器。构建评价神经网络和执行神经网络,分别逼近代价函数和控制策略,在系统模型参数完全未知的情况下,通过采集系统振动响应数据进行双神经网络权值迭代,可以得到近似最优控制策略。通过在一个受基础激励的模拟结构系统上安装AMD系统进行仿真分析,结果表明,基于数据驱动的ADP算法,对模型参数未知的受控结构具有良好的振动控制效果。

横风向激励下深圳京基金融中心舒适度控制

根据风洞试验结果,深圳京基金融中心横风向响应较大,提出采取AMD振动控制策略控制结构风致响应,以改善结构的舒适度。本文首先依据风洞试验结果,对深圳京基金融中心风振响应进行分析,选取最不利风荷载作为结构的激励荷载;其次,以结构加速度和位移响应作为控制目标,提出了采用控制结构前几阶振型的极点配置法作为AMD振动控制算法;最后,对该控制算法的AMD振动控制效果进行了分析。分析结果表明:AMD对横风向振动控制效果较好,且AMD的各项参数均能满足实际设计要求,采取AMD振动控制措施较大地改善了结构的舒适度。