建筑结构基于平衡降阶的时滞离散最优控制

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,然后将该离散系统进行平衡降阶,取前几个可控度大的状态组成优势子系统,大大降低了离散系统的维数。在此基础上采用离散时间最优控制理论完成了建筑结构减振控制器的设计,所得出的控制律表达式除了含有当前的状态反馈,还包含前若干步控制项的组合,反映了时滞因素的影响,对大时滞情况亦有效。最后通过数值算例验证了这种控制器的有效性,特别是在不牺牲控制效果的基础上,显著降低了控制器的阶数。     

考虑控制器时滞的建筑结构减振H∞控制方法

在状态空间下直接对结构振动的时滞微分方程离散，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。在此基础上采用离散的H∞反馈控制理论完成了建筑结构减振控制器的设计，对于地震激励的不确定性有很好的鲁棒性。得到的控制器含有对滞后控制量的线性组合，反映了时滞因素的影响，对大时滞情况也有效。最后通过算例仿真与分析验证了这种控制器的有效性。     

考虑控制器时滞的建筑结构减振H_∞控制方法

在状态空间下直接对结构振动的时滞微分方程离散,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。在此基础上采用离散的H∞反馈控制理论完成了建筑结构减振控制器的设计,对于地震激励的不确定性有很好的鲁棒性。得到的控制器含有对滞后控制量的线性组合,反映了时滞因素的影响,对大时滞情况也有效。最后通过算例仿真与分析验证了这种控制器的有效性。     

基于平衡降阶法的结构振动模态预测控制

针对高层建筑结构由于数学模型阶数较高而带来的难以直接进行控制器设计的问题,采用平衡降阶法对结构模型进行降阶,将可控度较大的几阶模态组装成状态方程;并对地震加速度进行在线预测,从而建立起考虑时滞现象的预测模型,通过滚动优化和反馈校正环节求取主动控制律,对结构实施预测控制。最后对十一层框架结构进行地震响应分析,仿真结果表明,该算法不但有效的抑止了结构的响应,而且很好的解决了时滞问题。     

基于物理降阶模型的桁架结构振动主动控制

该文针对大型挠性桁架结构的振动抑制问题,采用基于变形修正的物理降阶方法对大规模桁架精细有限元模型进行降阶,在此基础上设计线性二次高斯(LQG)最优控制律并完成初始脉冲力作用下的闭环系统仿真。通过与内平衡降阶方法的比较,说明基于物理降阶模型具有更高的计算效率。并且针对闭环数值仿真结果计算了以上两种不同降阶方法的控制效率,结果表明：在相同控制力的情况下,基于物理降阶模型设计的最优控制律对桁架结构的振动抑制效果更明显。     

降阶的主动质量阻尼结构控制方法

输出反馈H_∞优化控制方法具有较好的鲁棒性能和对最坏情况下的控制效果,是当前建筑结构控制算法的主要研究方向之一.在高层建筑结构控制系统中结构自身的维数和输出权函数的引入,使得控制系统的维数大大增加.从而造成系统过于复杂、计算速度降低、控制滞后等现象.本文综合应用输出反馈H_∞优化控制和平衡模态降阶的方法对主动质量阻尼(AMD)结构控制系统进行分析研究,提出了一种降阶的H_∞优化控制方法.     

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。     

可控约束阻尼层结构的H∞控制

建立了可控约束阻尼层板的一般控制微分方程。对附加可控约束阻尼层的悬臂矩形板者了实验与理论建模，详细分析了模型中的不确定性，并进行了Ｈ∞鲁棒振动控制的数值仿真与实验研究。结果表明，Ｈ∞控制能够有效抑制受控结构的模态振动，与位移比例反馈控制相比，具有更好的鲁棒稳定性。     

柔性梁降阶H∞控制实验研究

研究了压电传感器、作动器非同位配置情况下柔性悬臂梁的降阶H∞振动控制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。采用CCL(Cone Complementarity Lin-earization)算法设计降阶H∞控制器。比较了全阶H∞控制器和降阶H∞控制器的控制效果,实验结果表明,设计的降阶H∞控制器能够有效抑制柔性梁的前三阶模态振动,而且不会产生溢出问题。     

不确定多重时滞中立系统的时滞相关鲁棒H∞控制

本文利用一个新的积分不等式方法讨论了一类不确定多重时滞中立系统的时滞相关鲁棒H∞控制器设计问题.该中立系统的状态项、控制项、微分项、外部干扰输入项均含有时滞.首先,利用Lyapunov稳定性理论,推导出系统鲁棒可镇定的充分条件.在此基础上,进一步给出了鲁棒H∞控制器存在的充分条件.不需要对原系统进行模型变换,仿真算例说明了定理的可行性.     

转子动力系统时滞H^∞控制

针对转子系统振动控制中的时滞现象，研究了时滞Ｈ∞控制。首先对线性转子系统设计时滞Ｈ∞控制器，并对可控挤压油膜阻尼器（ＣＳＦＤＢ）转子系统，用ＣＳＦＤＢ产生的非线性油膜力逼近线性转子系统的控制力，实现ＣＳＦＤＢ转子系统振动主动控制。数值仿真表明：时滞Ｈ∞控制器能较好地控制转子系统的不平衡响应，且较之无时滞Ｈ∞控制器使转子不平衡响应衰减更快。     

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     

地震作用下主动减震结构的时滞离散最优控制

对地震作用下线性时滞结构的离散最优控制方法进行研究,按时滞量为采样周期的整数倍和非整数倍两种情况,将时滞连续控制系统离散为形式上不包含时滞的标准离散形式,采用连续时间形式的性能指标函数,按照离散最优控制方法进行控制设计.所得出的控制律表达式中,除了含有当前的状态反馈外,还包含有前若干步控制项的组合.最后结合一个三自由度建筑结构模型进行仿真计算,结果表明,算法中采用连续时间形式的性能指标函数优于离散形式的性能指标函数,此方法易于保证控制系统的性能和稳定性,而且可以看到,控制系统的时滞量并非越短越好.     

AMD结构的H∞优化控制设计

西方在ＡＭＤ结构主动控制系统中应用Ｈ∞优化控制理论，使闭环庆结构第一自振频率附近范围达到优化控制，因而优于ＬＱＧ控制方法。     

高层建筑非线性地震反应的半主动H∞控制

针对国内外学者多数集中于研究地震激励作用下结构线性反应的振动控制的现状，采用MR阻尼器作为控制装置，提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑非线性反应的半主动H∞控制；通过观测楼层的加速度和半主动控制力，构建了适用于半主动控制的Kalman-Bucy状态估计器。该方法有效地考虑了地震荷载的不确定性。对一个受控的20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析，并与其他控制策略的结果进行了对比分析。结果表明，半主动H∞控制是一种性能优良的控制策略，能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应，减小强烈或罕遇地震对建筑结构的破坏。     

二维翼段颤振的H∞控制

针对采用超声电机作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制,通过分析计算与实验相结合的方法,建立了考虑沉浮、俯仰方向阻尼不确定性和作动器模型误差的控制系统模型,设计了H∞控制器.对控制过程进行数值仿真之后,通过风洞实验对控制器的实际控制效果进行了验证.结果表明,H∞控制器可有效地抑制颤振的发生,将颤振临界速度提高了23.4%,远远优于次最优控制.     

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.     

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.     

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。