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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

不确定离散时滞系统的弹性保性能控制

针对一类不确定离散时滞系统,同时考虑对象和控制器本身的不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出弹性保性能状态反馈控制器的设计方法。通过LMI的可行解构造控制器,数值算例显示该方法的可行性。     

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。     

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。     

输出时滞控制系统稳定性分析及控制器设计

考虑滤波器时滞对受控系统的影响,研究受控输出时滞系统的稳定性能。根据稳定性切换理论,确定多自由度受控系统的稳定时滞区域。经过分析获得受控系统脉冲响应衰减时间接近最短时的时滞量,在此基础上采用时滞引入法和滤波器设计法进行控制器设计。结合悬臂梁模型进行数值分析,结果表明:根据时滞系统稳定性分析设计的控制器能够使受控系统脉冲响应衰减速度提高80%以上,有效改善系统的控制效果和稳定性能。     

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.     

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。     

结构地震反应的预测控制方法研究

本文采用自回归（ＡＲ）模型对运动加速度进行短时在线预测,进而提出考虑时滞现象的离散状态方程形式的预测模型,对受控结构未来某时段内的状态和输出进行估计。通过邓预测性能指标函数的滚动优化求现实时控制律。仿真分析表明,本文方法在一需增加控制力作用的情况下,较瞬时最优控制和原有预测控制更好的抑制了结构的地震响应,且对控制系统的时滞问题解决良好。     

考虑执行器响应时滞的磁流变悬架H2/H∞鲁棒控制研究

针对磁流变阻尼器响应时滞对半主动悬架系统控制效果和稳定性造成的不良影响,设计了一种时滞H₂/H_∞鲁棒控制器对执行器输入的定常时滞进行鲁棒控制,推导了控制器反馈控制增益和系统临界时滞;开展了磁流变阻尼器力学试验并对Bingham模型实现参数识别;基于MotoTron平台完成了驱动电流PI控制参数整定,使阻尼器响应时滞降低到临界时滞以内。仿真结果表明：C级随机路面下,所设计的时滞H₂/H_∞鲁棒控制器相比被动悬架和不考虑时滞的鲁棒控制器,车身加速度和悬架动挠度分别降低了24.52%、9.79%、11.26%和7.19%,乘坐舒适性得到明显改善,轮胎动载荷相比鲁棒控制优化了3.21%,兼顾了行驶安全性。为进一步验证时滞H₂/H_∞鲁棒控制器实际工作性能,设计了悬架ECU,开展了单轮悬架台架试验。试验结果表明：时滞H₂/H_∞鲁棒控制器能保证时滞输入系统的控制性能和稳定性。     

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。     

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。     

船舶航向非线性系统离散变结构控制

基于非线性模型研究船舶航向自动舵的离散变结构控制设计问题。通过状态反馈精确线性化方法设计了二次型最优滑模面，采用离散趋近律方法求得变结构控制律。研究结果表明，所设计的离散变结构控制器能够快速准确地跟踪设定航向，并对参数摄动和外界风浪干扰具有很强的鲁棒性。     

一类时滞分布参数系统的变结构控制

本文研究了一类多时滞分布参数系统的变结构控制问题,通过非奇线性变换建立了系统的滑动模运动方程,并分析了它的稳定性。在此基础上设计了系统的变结构控制器：并且给出了运动轨线到达滑动模太区的时间估计。     

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。     

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.     

含控制时滞的海洋平台前馈反馈最优跟踪控制

通过引入状态变换,将含控制时滞的海洋平台系统转化为无时滞系统.然后,通过引入渐近稳定的期望系统,基于波浪力线性外系统近似模型,给出了海洋平台系统基于二次型性能指标泛函的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法及其控制器的存在唯一性条件.控制器的前馈增益矩阵和反馈增益矩阵可分别经由求解代数Riccati方程和Sylvester方程得到.仿真算例表明了方法的有效性,且在减小平台的振动幅值和控制力方面,前馈反馈最优跟踪控制方法优于前馈反馈最优控制方法.