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。     

H∞控制在AMD Benchmark结构主动控制中的应用研究

针对AMD(active mass damper) 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.     

随机振动功率谱的H_∞双自由度跟踪控制研究

在不考虑互谱的情况下,提出了一种双振动台随机振动控制试验的H∞双自由度控制新方法,能够快速平稳地使控制谱得到收敛,并满足参考谱的要求。研究了基于Η∞控制理论的双振动台解耦控制方法,应用Η∞双自由度控制方法进行双振动台随机振动控制。首先,对于原高阶模型系统进行模型降阶处理,针对降阶系统进行回路整形设计。其次,根据截去振动系统高阶模态的降阶P系统设计Η∞控制器,引入了模型的不确定性扰动。最后,用一悬臂梁模型进行数值仿真验证,仿真结果表明在20~2 000 H z频率范围内,利用Η∞双自由度控制方法设计的控制器,能使输出控制谱与设定参考谱的自谱密度误差控制在±1 dB以内,完全符合双振动台设计的控制要求。     

考虑频域不确定性的结构H∞鲁棒控制

针对高阶结构系统不便直接进行控制器设计的问题,建立基于结构降阶模型和频域不确定性的H∞鲁棒控制设计方法,给出系统满足鲁棒稳定性和鲁棒性能所需的条件,并利用频域不确定性影响灵敏度和干扰抑制灵敏度的混合灵敏度方法设计出H∞控制器。为说明该方法的有效性,对三自由度结构振动系统进行H∞控制数值模拟,并与常用的LQR最优控制方法进行比较,结果表明由于考虑了降阶模型的频域不确定性,对高频截断模态没发生控制溢出现象,因而具有对模型误差的鲁棒性,而LQR方法有较为明显的控制溢出现象。     

谐波干扰作用下柔性结构振动的增益调度H∞控制

针对柔性结构受到随系统运行工况的变化而改变频率的谐波干扰作用下的振动控制问题，提出了一种新的增益调度H∞控制器设计方案，首先，对谐波干扰信号建模，并将该模型与系统结构模型结合形成广义模型，然后，选取二次性能指标将谐波干扰作用下振动抑制问题转换为标准的H∞控制器设计问题，最后，采用增益调度技术对典型谐波频率所设计H∞控制器的输出进行模糊加权插值，从而获得随谐波干扰频率变化的控制器输出，通过与LQC和一般的H∞控制器进行数值的仿真比较，验证了方法的有效性。     

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Hankel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。     

柔性结构振动预测控制的仿真研究

针对柔性结构的振动问题，提出了用预测控制方法来实现对振动的主动控制。建立了由压电作动器和应变片传感器组成的悬臂梁实验系统的控制模型，用动态缩聚的方法对梁的有限元模型进行降阶，根据这个降阶模型设计了一个预测控制器，将其应用于系统的振动控制，并给出了预测步长和控制步长对控制性能的影响。仿真结果表明该预测控制方法能够有效地抑制柔性结构的振动。     

压电智能板结构的鲁棒非脆弱H∞振动控制

研究了压电智能板结构的非脆弱H∞鲁棒振动控制问题,在导出其有限元运动微分方程后,对其进行解耦,在状态空间中利用最小实现和平衡降阶法对其进行降阶处理.考虑其被控模态参数的不确定性,建立了模态参数不确定性模型.基于线性矩阵不等式(LMI)方法,设计鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器.以智能悬臂板结构为例表明了该方法的有效性.     

压电材料在薄板振动抑制中的应用研究

对于热机电耦合压电智能薄板结构,鉴于包含了机电耦合、热释电效应和热力耦合的完整系统的阶数往往很高而不利于控制器求解,研究了基于平衡降阶法的H∞振动控制问题。对于直接关系到振动控制能否得以顺利实施的诸多问题,如系统的不可观性、温度的不可控性、降阶后系统状态变量的物理含义、评价信号的构建方法及其权矩阵的选取方法等,细腻地研究了它们对实现控制的影响机理,并在此基础上提出了相应的解决方法或技巧。数值算例表明这些研究工作有益于H∞振动控制的顺利实施。     

地震作用下建筑结构基于平衡降阶的时滞离散H_∞控制

在状态空间下直接对结构振动的时滞微分方程进行离散,并引入适当的增广向量将之转化为不显含时滞项的标准离散形式,然后将该离散系统平衡降阶,大大降低了离散系统的维数。在此基础上采用离散的H∞全信息反馈控制理论完成了建筑结构减振控制器的设计,得到的控制器含有对当前和滞后控制量的线性组合,反映了时滞因素的影响,对大时滞情况亦有效。最后通过算例仿真与分析验证了该控制器的有效性,它在不牺牲控制效果的前提下,大大降低了控制器的维数。     

机敏约束层阻尼H_∞混合灵敏度控制研究

以SCLD对边约束板结构为研究对象,采用H_∞混合灵敏度控制算法对机敏约束结构振动主动控制问题展开研究;基于有限元单元法,引入GHM模型建立了系统的动力学模型。采用动力缩聚和内平衡相结合的降阶方法,获得了可控可观的控制模型。提出H_∞混合灵敏度控制算法加权函数选取方法并设计出H_∞鲁棒控制器。最终在不同外扰激励下对实际控制效果进行了试验验证。结果表明:根据所设计出的鲁棒H_∞控制器对板结构主动控制取得良好的效果,衰减正弦激励振动响应幅值≈40%,衰减白噪声激励振动响应均方根值18%。     

参数不确定电梯机械系统振动的H∞鲁棒控制

本文在阐述参数不确定性系统的鲁棒稳定及其控制器设计问题基础上,讨论应用H∞控制理论同时考虑鲁棒稳定与干扰抑制问题的控制器设计。最后考虑模型参数不确定性电梯系统振动的H∞鲁棒控制。数值仿真结果表明,控制算法是有效的,控制效果是明显的。     

H∞控制理论在管道降噪中的仿真实验研究

本文运用H∞控制理论建立管道内一维声场的前馈式噪声主动控制模型,将前馈控制器设计问题转化为标准的H∞控制问题,为有效地消减次级声场对参考传声器的声反馈影响,声反馈通道被融合于控制器的设计过程中,以保证ANC系统的稳定性和降效果,计算机仿真结果表明,该系统能够稳定运行,并且可有效地降低截止频率以下频段的噪声,在设定频带内达到了较好的降噪效果。∞     

振动系统鲁棒H∞控制实验研究

基于H∞控制理论,建立了结构振动系统鲁棒H∞反馈控制模型,利用混合灵敏度设计方法,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.建立了一套以TMS320C30数字信号处理芯片为核心的结构振动鲁棒H∞控制实验系统.通过对性能加权函和鲁棒加权函数的选取,取得了在指定频带上较好的减振效果.     

振支系统鲁棒H∞控制实验研究

基于H∞控制理论，建立了结构振动系统鲁棒H∞反馈控制模型，利用混合灵敏度设计方法，将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解，建立了一套以TMS320C30数字信号处理芯片为核心的结构振动鲁棒H∞控制实验系统。通过对性能加权函和鲁棒加权函数的选取，取得了在稳定频带上较好的减振效果。     

参数不确定电梯机械系统振动的H_∞鲁棒控制

本文在阐述参数不确定性系统的鲁棒稳定及其控制器设计问题基础上 ,讨论应用H∞ 控制理论同时考虑鲁棒稳定与干扰抑制问题的控制器设计。最后考虑模型参数不确定性电梯系统振动的H∞ 鲁棒控制。数值仿真结果表明 ,控制算法是有效的 ,控制效果是明显的     

主动结构-声系统的鲁棒H_∞控制实验研究

基于H∞ 控制理论 ,建立了结构振动声辐射鲁棒反馈控制模型 ,利用混合灵敏度设计方法 ,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞ 控制问题求解。建立了一套以TMS3 2 0C3 0数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射鲁棒H∞ 控制实验系统。实验取得了在指定频带上较好的降噪效果     

一类动量交换刚柔耦合系统的鲁棒减振跟踪

提出鲁棒减振跟踪控制方法对一类刚柔耦合系统进行角位移跟踪控制,同时避免激发柔性部件的长时间振动。在推导动量交换刚柔耦合系统数学模型的基础上得到传递函数矩阵,将柔性部件对应的传递函数、角位移跟踪误差、控制量均引入控制目标函数,并将该控制器综合问题转化到H∞优化框架。该方法不需引入额外作动器,在实现中心刚体角位移快速跟踪的同时,避免了柔性部件振动被长时间激发以及控制量过大等弊端。仿真算例验证了方法的有效性。     

主动结构-声系统的鲁棒H∞控制实验研

基于H∞控制理论,建立了结构振动声辐射鲁棒反馈控制模型,利用混合灵敏度设计方法,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.建立了一套以TMS320C30数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射鲁棒H∞控制实验系统.实验取得了在指定频带上较好的降噪效果.     

结构振劝的H2／H∞混合最优控制

讨论了柔性结构振动的混合Ｈ２／Ｈ∞最优控制问题,结构振动控制器的鲁棒稳定性转化为Ｈ∞最优控制问题,以及振动控制的最优二次性能转化为Ｈ２最优控制问题,并提出了利用遗传算法求解了Ｈ２／Ｈ∞的方法,通过结构振动主动控制的计算机仿真,表明用遗传优化算法解Ｈ２／Ｈ∞最优控制是有效的。仿真结果还表明,Ｈ２和Ｈ∞性能指标是相互矛盾的。本方法能有效地处理Ｈ２和Ｈ∞性能指标的折衷问题,以得到闭环系统的鲁棒稳定性和良