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。     

时滞加速度反馈的振动主动控制方法研究

在采用加速度传感器的振动主动控制中,为了克服加速度信号经数值积分分别得到位移信号和速度信号时的累积误差,并考虑系统中的输入时滞,基于等维法(Reduction Method)和输出状态导数反馈思想,提出一种连续时滞加速度反馈控制器设计方法。为了在实际测控系统中便于计算机操作,应用积分离散化方法,将该连续控制器转换为离散形式。以粘贴有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为仿真控制对象,采用该控制器控制含输入时滞的智能梁的自由振动系统,并与加速度反馈控制器控制的同一时滞系统的稳定性及控制效果作对比。仿真结果表明,所提时滞加速度反馈控制器具有较宽的参数稳定区间和较好的控制效果,且当系统时滞存在较小扰动时,该控制器对时滞量具有一定的鲁棒性。     

考虑控制时滞的主动悬架离散系统最优控制

主动悬架实质上是一个含有时滞的离散控制系统。针对1/4汽车主动悬架系统模型,考虑到时滞量未必是采样周期的整数倍,采用时滞量一般性描述模型。对含时滞主动悬架连续系统进行离散化,将作动器输入转化成部分状态变量,扩展系统状态变量,建立含时滞主动悬架离散系统扩展状态空间模型。选取悬架动行程、车轮动载荷、垂向加速度及作动器能耗作为优化目标,设计了主动悬架离散系统最优控制器。最后,采用MATLAB/SIMULINK软件建立实例仿真模型,分析含时滞主动悬架离散控制系统对随机白噪声路面与阶跃输入的响应特性,结果表明采用最优控制的主动悬架系统响应速度快、控制效果好,时滞量对主动悬架离散系统具有明显的影响,且影响程度与采样周期有关。     

结构振动的离散变结构控制方法

采用离散系统建模技术和变结构控制系统设计的离散趋近律方法,对地震作用下建筑的振动控制问题进行了研究,给出了系统切换函数的确定方法,推导了系统控制律的表示式,算例分析结果表明,该控制方法能有效地减小结构的地震响应,对于结构抗震控制易于接受的特定采样时间间隔,控制效果优于相应基于连续时间系统的变结构控制方法。     

线性时滞系统的离散滑模砰砰控制方法

将滑模控制和最优砰砰控制相结合,给出了线性时滞系统的离散滑模砰砰控制方法。考虑到实际中作动器难以适应正负极值控制力间的快速切换,给出了改进的离散滑模砰砰控制方法。考虑到在地震过程中作动器无需一直对结构施加控制,给出了改进的条件离散滑模砰砰控制方法。另外文中还通过算例给出了确定作动器最大控制力的近似方法。算例结果表明,所提出控制方法能够有效地减小结构地震作用下的峰值响应,控制效果优于经典的LQR控制方法,而且所给控制方法对结构固有参数变化具有较好的鲁棒性。     

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。     

一类输出时滞系统的振动主动控制方法研究

为实施一类受复杂外扰作用结构系统的低频振动控制,相应的控制系统需引入高阶低通滤波器来消除输出测量中的噪声和高频干扰,以避免观测溢出,从而形成了含输出时滞的受控振动系统.为补偿该类滤波器带来的时滞影响,提出了考虑输出时滞的最优控制方法.首先采用Moore-Penrose广义逆求解方法将含有输出时滞的系统方程转换为对应的输入输出描述形式;然后利用扩维方法将含时滞的系统转换为不显含时滞的系统,并采用传统的LQ方法设计相应的控制律.最后以实际风洞测力试验模型的低频主动减振为研究背景,进行相应的数值仿真和实验验证.结果表明,该方法能有效抑制这类输出时滞系统的低频振动.同时确保输出信号中的高频成分和噪声干扰得到很大程度的衰减,有效避免了控制器的观测溢出问题.     

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。     

考虑结构高阶振型信息的AMD低维控制器设计

为减小AMD控制系统的时滞影响,一般需对被控结构模型作减维处理,但是在减维过程中系统较小特征值对应相关的结构信息被直接舍弃,将使得低维结构缺少原结构高阶振型等信息,导致低维模型精度降低,影响控制器的设计准确性。在基于均衡截断法和极点配置算法的低维控制器设计中,重新考虑舍弃的结构高阶信息,该信息包括原结构的高阶自振频率、高阶阻尼比以及高阶振型模态信息等,并在进行极点配置之前,先考虑该部分信息对系统极点位置的影响,在控制系统的设计阶段消除了低维模型精度低的不利影响。以10层结构为例,基于改进的低维控制器,以系统控制效果、AMD控制力及行程峰值为指标,分析了低维模型对AMD控制系统性能的影响;并以4层框架实验模型的AMD控制系统为实例,验证上述数值分析结论的正确性。     

地震作用下建筑结构的多时滞最优控制

对遭受地震激励的建筑结构主动控制中的多时滞问题进行研究.首先通过一种特殊的系统状态变量增广,将包含有多时滞项的系统状态方程转化为形式上不包含时滞的标准离散形式,然后采用离散最优控制方法设计时滞控制律.在所得出的时滞控制律中,除了包含有当前步的状态反馈,还包含有前若干步控制的线性组合.最后以三层建筑结构为例进行了仿真计算,验证了本文所给多时滞控制律的有效性.     

大加减速轴向移动系统的振动控制

针对具有大加减速轴向移动结构,为抑制结构振动和避免控制溢出,采用广义Hamilton原理建立了结构无限维模型,并基于该无限维模型,运用边界控制技术和Lyapunov直接法设计了边界控制器,用于轴向移动结构的振动主动控制。所设计边界控制器避免了控制溢出问题,并能保证控制系统的稳定性和一致有界性。仿真结果表明,边界控制方法能有效抑制结构的振动。     

变时滞空间网格结构振动问题的改进动态矩阵预测控制

研究风荷载激励下考虑变时滞空间网格结构的振动控制。在分析结构变时滞产生原因的基础上,基于动态矩阵预测控制算法,构造预测模型和优化策略,提出对变时滞空间网格结构振动控制的改进方法和控制参数选取的基本原则,指出准确预测系统的未来输出、选择恰当的采样周期是实施振动控制的关键因素。以柱面网壳结构为例并选取适当参数,针对变时滞有控与无控的结构振动系统进行风振控制数值分析与比较。研究结果表明:运用该方法对变时滞空间网格结构的振动控制,可获得满意的控制效果。     

分布参数结构控制中溢出抑制的并行滤波法

提出了并行滤波控制方法抑制分布参数结构主动控制中的溢出。对无穷维分布参数结构,依据有限维降阶模型设计控制器会导致系统闭环性能变差,并有可能使系统失稳。文中针对分布参数结构特性设计了滤波增广结构,对增广系统设计带观测器的状态反馈构成控制器。在给出该方法原理的基础上,提出了并行滤波控制针对被控结构摄动的鲁棒稳定界。仿真算例表明,此方法在保证受控模态控制效果的同时有效地抑制了溢出。     

压电智能结构振动的一致性PID(CPID)控制EI北大核心CSCD

将一致性控制方法和PID控制方法的基本思想相结合,提出了一种适用于压电智能结构振动控制的一致性PID(Consensus-PID,CPID)控制方法。该方法将系统输出偏差作为PID控制器的输入,PID控制器的输出及其在采样周期内的变化量作为一致性控制器的输入,致动器的输入电压为一致性控制器的输出。推导压电智能结构振动控制方程,以两边简支的压电智能梁为数值算例,建立动力学有限元模型,数值结果表明CPID控制方法能够有效控制压电智能结构的振动,当某些传感器失效时,对比集中式PID控制,系统在CPID控制下仍然能保持较好的控制效果。     

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。     

模糊广义离散系统的稳定与镇定

本文利用Lyapunov方法研究了T-S模糊广义离散系统稳定与镇定问题.针对该系统的开环情况,给出了其渐近稳定的充分条件.在此基础上,设计了模糊状态控制器,给出了该类系统的闭环系统是全局渐近稳定的充分条件,并将此条件用线性矩阵不等式(LMI)表示.最后,引入一种新的受限等价分解,将所考虑的系统分解成两个低维的子系统,设...     

一类离散非线性系统迭代最优学习控制

就一类离散非线性系统的迭代学习控制 ,提出了最优迭代因果学习律的存在性条件 .如果迭代初态严格重复 ,则迭代输出收敛于期望输出 .该结论直接推广了线性离散系统最优迭代学习相关结果     

具有外部扰动分布时滞的不确定性Markov跳变系统的指数稳定性

本文讨论了更为广泛的具有分布型时滞,双线性马尔可夫过程跳变参数的不确定性系统。分析了该系统的鲁棒均方指数稳定性。设计了鲁棒反馈镇定控制器。基于LMI方法,得到了系统均方指数稳定的充分条件。在一定程度上推广了离散时滞下的相应系统的结果。