結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制的魯棒策略研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制是近年來(lái)結(jié)構(gòu)抗震學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn),涉及到結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論、自動(dòng)控制理論、液壓控制理論、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等很多學(xué)科，是一個(gè)多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視。基于目前大多數(shù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制方法魯棒性差的特點(diǎn)，本文針對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量阻尼基準(zhǔn)（AMD Benchmark）問(wèn)題，將魯棒控制方法引入結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制領(lǐng)域，提出了切實(shí)可行的方法，旨在將主動(dòng)魯棒控制方法更好的應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。
　　本文首先詳細(xì)地介紹了結(jié)

2、構(gòu)主動(dòng)控制的研究概況、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀以及主動(dòng)控制的AMD Benchmark問(wèn)題，然后對(duì)論文的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容做了介紹。
　　針對(duì)已建立的AMD Benchmark試驗(yàn)系統(tǒng)，論文在第二章中詳細(xì)地介紹了試驗(yàn)系統(tǒng)的裝置和工作原理，并對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)特性進(jìn)行了分析。由于振動(dòng)臺(tái)的激振系統(tǒng)固有頻率比較低，阻尼比很小，所以滿足不了試驗(yàn)的要求。為實(shí)現(xiàn)地震臺(tái)加速度頻寬的擴(kuò)展和系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高，論文在第三章中采用三狀態(tài)控制策略對(duì)振動(dòng)臺(tái)控制

3、器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)了加速度的輸入波形。
　　為了給AMD Benchmark結(jié)構(gòu)魯棒控制策略的研究提供一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型，論文的第四章結(jié)合有限元分析方法與實(shí)測(cè)的方法對(duì)AMD Benchmark受控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了建模。本文采用ANSYS有限元軟件對(duì)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析結(jié)構(gòu)的模態(tài)并導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的模型參數(shù)。由于在有限元法建模的過(guò)程中沒(méi)有考慮傳感器、作動(dòng)器等對(duì)模型的影響，只是獲得了系統(tǒng)粗略的模態(tài)信息。試驗(yàn)系統(tǒng)辨識(shí)的過(guò)程將所有的

4、結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，包括傳感器和作動(dòng)器等作為一個(gè)整體處理，更符合實(shí)際情況，最后通過(guò)模型的對(duì)比和驗(yàn)證，選擇了系統(tǒng)辨識(shí)模型作為面向控制的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型。
　　在第五章，論文主要進(jìn)行了AMD Benchmark結(jié)構(gòu)魯棒控制策略的研究。文中首先討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性和結(jié)構(gòu)不確定性的描述方法,并采用了虛擬回路增益的處理方法描述由參數(shù)變化引起的模型不確定性。隨后，還從一般的狀態(tài)空間模型推導(dǎo)出反映模態(tài)頻率參數(shù)的不確定性模型。最后，本文利用控制和結(jié)構(gòu)奇異值

5、H∞μ分析方法，對(duì)帶有不確定性的主動(dòng)質(zhì)量阻尼器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)性能分析。文中詳細(xì)闡述了權(quán)函數(shù)的選取方法和控制與H∞μ分析的求解方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了控制器的有效性和魯棒性。
　　同時(shí)，文中還針對(duì)主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)的線性二次型Gauss最優(yōu)控制（Linear Quadratic Gaussian，簡(jiǎn)稱(chēng)LQG）控制方法的不足之處，對(duì)美國(guó)Notre Dame大學(xué)的AMD Benchmark模型進(jìn)行回路傳函恢復(fù)（Loop Tra