地震作用下高层结构重叠分散H_∞控制鲁棒性研究

文章针对地震作用下高层建筑结构振动控制的鲁棒性问题,将集中H_∞控制理论与多重叠分散控制理论相结合导出重叠分散H_∞控制算法;采用该算法将20层钢结构Benchmark结构模型分别划分为2、4、8个子结构进行数值计算与分析,比较当结构刚度变化+15%和-15%时的控制效果。结果表明,当结构刚度在一定范围变化时,重叠分散H_∞控制算法可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅接近传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统分散控制的鲁棒性。该算法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。     

水平地震作用下剪切型建筑结构分散滑模控制

将大尺度建筑结构整体状态方程分解为子结构形式,子结构间的耦合作用及地震干扰视为作用于子结构的有界广义力,利用滑模控制的匹配条件及子结构广义力的有界性,实现基于全局稳定的子结构分散稳定控制.进而,根据剪切型建筑结构系统矩阵特点,建立建筑结构分散滑模控制中满足滑模匹配要求的控制器布置条件;利用作用力位置矩阵奇异值分解的方法实现一般情况下该方法的控制过程.研究表明,基于滑模理论的分散控制可以有效实现建筑结构抗震控制;剪切型建筑结构控制设计的匹配条件仅与控制器数目和子结构层数有关.以20层钢结构基准模型在地震激励下的控制为例,说明该方法的实现过程.     

高层建筑结构地震反应的分散遗传-模糊控制研究

文章针对地震作用下高层建筑结构半主动控制问题,引入分散控制的策略,将模糊逻辑理论与遗传算法原理相结合,应用遗传算法优化子系统模糊规则库,提出分散遗传-模糊控制(decentralized genetic-fuzzycontrol,简称DGFC)算法,并应用于高层结构振动控制中,通过MR阻尼器实现结构地震反应控制;对某20层钢结构Benchmark结构模型进行数值计算与分析,结果表明,DGFC算法可以有效地抑制结构地震反应,且保证了系统鲁棒性和可靠性。     

互联电力系统的特殊结构分解

研究多个区域特殊重叠互联电力系统的拓扑结构,给出重叠互联电力系统网型、链型、环型和层型结构的两两区域子系统的分散方法,使得自动发电控制AGC(Automatic Generation Control)具有分散的自主控制.说明重叠结构分解因子可按照区域子系统之间的额定荷比来选择,因此可提高系统AGC对负荷频率和交换功率波动的分散控制质量,达到电力系统AGC经济运行的目的.     

互联电力系统的特殊结构分解

研究多个区域特殊重叠互联电力系统的拓扑结构，给出重叠互联电力系统网型、链型、环型和层型结构的两两区域子系统的分散方法，使得自动发电控制AGC(Automatie Generation Control)具有分散的自主控制．说明重叠结构分解因子可按照区域子系统之间的额定荷比来选择，因此可提高系统AGC对负荷频率和交换功率波动的分散控制质量，达到电力系统AGC经济运行的目的.     

基于模糊滑模直接横摆力矩的车辆横摆稳定性控制

为了避免车辆发生横向失稳的风险,根据四轮独立驱动电动汽车四轮驱动/制动力矩独立可控的特点,提出了一种具有上层控制器和下层控制器两层结构的模糊滑模直接横摆力矩控制策略。上层控制器采用模糊滑模控制器计算车辆总的需求横摆力矩,并对4个车轮纵向力进行分配。下层控制器将轮胎纵向力转化为对轮胎滑动率的控制,并通过控制4个车轮的力矩使轮胎纵向力得到实现。仿真结果表明,该模糊滑模直接横摆力矩控制策略在不同的附着路面条件下都能保证车辆的横向稳定性,并能削弱传统滑模控制器造成的系统抖振。     

不确定分数阶Genesio混沌系统的反演滑模同步

针对带有参数不确定与外部扰动的分数阶Genesio-Tesi混沌系统,采用反演控制和滑模控制相结合的策略,设计了一种新的分数阶反演滑模控制器,实现了此类分数阶混沌系统的同步问题。首先,基于反演设计方法给出子系统的李雅普诺夫函数和虚拟控制量;其次,在反演设计过程中引入滑模变结构控制策略,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计能够使分数阶驱动Genesio系统与分数阶响应Genesio系统全局渐近同步的分数阶反演滑模控制器。所设计的控制器为单一控制器,在实际应用中与多输入控制相比更易于实现系统的同步。最后,通过数值仿真验证了所设计的分数阶反演滑模控制算法对于参数不确定与外部扰动的鲁棒性及控制器设计方法的有效性。     

基于多模型在线辨识的滑模变结构控制

为了改善复杂非线性系统中传统滑模变结构控制系统的控制效果,提出了一种将多模型在线建模与滑模变结构控制结合的方案.首先,根据输入输出数据利用在线数据聚类的方法建立多个局部模型,实时对局部模型进行更新,并通过加权综合获得非线性系统的在线辨识模型;然后,针对系统的辨识模型设计基于趋近律的滑模变结构控制器.仿真结果表明,控制方案对系统模型的不确定性具有良好的鲁棒性.     

结构地震反应的模糊控制

MR阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置,已广泛应用于结构振动控制领域。本文针对MR阻尼器控制系统的特点,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法,对地震作用下的建筑结构实施模糊控制。该方法将多目标遗传算法NSGA—II和模糊控制技术相结合,人工设计基本模糊控制器,以位移、层间位移和绝对加速度为控制目标,利用NSGA—II来优化生成最优的模糊控制规则。一个3层结构的仿真结果表明。所设计的模糊控制器在四种不同的地震波作用下均能有效地减小结构的地震反应,控制效果明显优于被动控制,与Clipped-LQR控制效果接近。     

滑模控制的多混沌系统组合函数投影同步

将函数投影同步和组合同步方法相结合,研究了两个混沌驱动系统和多个混沌响应系统之间的组合函数投影同步问题。基于李雅普诺夫稳定性定理和滑模控制方法,设计了相应的滑模面和控制器,通过设计切换面和控制律,使误差系统的运动轨迹沿滑模面滑动并最终趋于稳定。该组合同步方式中,混沌驱动系统和混沌响应系统可以扩展为3个或者多个混沌系统,同步方式具有一定的通用性。控制器的设计考虑了外部干扰和抖振的影响,具有一定的鲁棒性。数值仿真结果表明:驱动系统与响应系统按照函数比例因子m(t)实现同步,同步误差e收敛于0,验证了该设计方法的可行性和正确性。     

具有外部干扰的二维滞后logistic映射的混沌同步的灰色滑模控制

研究了未知外部干扰条件下二维滞后logistic映射的混沌同步的实现问题,基于离散系统的趋近律方法,设计了滑模控制器.基于灰色理论的累加生成方法处理原始数据,建立灰色预测模型,实现对外部干扰的未知参数的预测,应用预测到的干扰参数设计灰色补偿器.利用滑模控制器和灰色补偿器构造灰色滑模控制器,对驱动-响应系统进行控制.数值模拟证明了预测参数的准确性和灰色滑模控制器控制二维滞后logistic映射混沌同步的有效性.     

具有时滞控制的多时滞中立型非线性大系统的变结构控制（英文）

本文提出了控制回路中含有时滞的多时滞中立型非线性大型控制系统的分散变结构控制器的设计问题，在某些确定的条件下，分别讨论了控制系统的一些设计方法，根据趋近率的概念和方法，设计了局部分散变结构控制器和多层分散结构控制器。     

不确定混沌系统的无抖振滑模控制

研究了具有模型不确定性和外界干扰的混沌系统的无抖振滑模控制问题．基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了动态滑模面和自适应滑模控制器,使得受控混沌系统能追踪任意参考信号．该方法能有效地消除滑模控制的抖振现象,具有较强的鲁棒性和通用性．数值仿真实验表明了该方案的有效性．     

地震作用下高层建筑TMD控制优化设计

对地震作用下高层建筑调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）控制优化设计方法进行了初步探讨。分析了ＴＭＤ系统对高层结构振型控制的机理;利用数值迭代给出了ＴＭＤ最优参数设计表格,并分析了振型参与系数的影响,为ＴＭＤ设计提供了依据;给出了地震作用下高层建筑ＹＭＤ控制优化设计步骤;最后给出了高层结构ＴＭＤ地震反应控制仿真分析以说明这一方法的应用。     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

某近断层高层建筑采用隔震技术的相关问题研究

以一紧邻断裂带高层建筑为例,进行高层建筑基础隔震技术运用相关问题,特别是竖向地震问题的分析研究.采用连接单元和缝单元并联模拟隔震支座,分析水平地震动作用下结构减震系数和隔震层位移;对比竖向地震动作用下规范规定计算方法、振型分解反应谱法和时程分析法计算所得结构内力.结果表明:结构水平向减震效果良好,隔震层位移控制和支座拉压承载力满足要求,反应谱法和时程分析法计算结果更为合理.     

漂浮基空间机械臂姿态与末端爪手协调运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态受控、位置不受控制情况下,漂浮基空间机械臂载体姿态与末端爪手协调运动的控制问题.结合系统动量守恒关系,分析、建立了空间机械臂系统运动的Jacob i关系及完全能控形式的系统动力学方程.在此基础上,应用变结构滑模控制理论设计了空间机械臂载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹协调运动的变结构滑模控制方案;为了克服上述变结构滑模控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以根据系统的控制输出来动态调节变结构滑模控制器等速趋近率的系数,从而达到既保证系统具有快速响应又能消除原有控制器具有抖振缺点的目的.系统数值仿真运算,证明了上述控制方案的有效性.     

基于超螺旋算法的TORA镇定控制设计

针对旋转平移振荡器(TORA)欠驱动系统的镇定控制问题,设计了结合极点配置法与超螺旋算法的滑模控制律。相比于现有的算法,本文所提算法更容易获得控制器的参数,镇定时间以及振荡衰减幅度均更小。具体而言,首先是在系统平衡点将动力学方程简化为线性模型,设计含有系统所有状态变量的滑模面;再通过极点配置的方法,给系统配置数个负半平面的极点以确保闭环系统稳定,同时也可以确定滑模面的各项系数的数值,采用超螺旋算法的滑模趋近率来设计控制律,Lyapunov函数证明了该系统的稳定性。仿真实验验证了控制器的可行性和有效性,测试结果表明本文所提方法在控制性能方面较前人的方法具有更好的效果。     

竖向地震作用下桥梁碰撞响应的动态子结构方法

该文研究了竖向地震作用下桥梁结构的碰撞响应问题。考虑多次碰撞和多次分离过程以及桥梁支座的影响,针对多跨连续桥梁建立动态子结构模型,导出了模态坐标表示的碰撞动力学方程,并将动态子结构方法应用于竖向地震作用下桥梁结构的碰撞响应问题。采用Newmark隐式积分法对动力学控制方程进行数值求解,研究了竖向地震作用下桥梁与桥墩的碰撞动力学响应。数值收敛性结果和理论解的对比分析表明,该动态子结构方法具有良好的数值收敛性和较高的计算精度,可有效地分析竖向地震作用下桥梁的碰撞响应。     

基于线性反馈滑模法实现分数阶多涡卷混沌系统同步

将整数阶多涡卷混沌系统推广到分数阶多涡卷混沌系统.利用线性反馈控制理论和滑模控制理论,设计了线性反馈滑模控制器,在仅加一项控制器的条件下不但使该分数阶多涡卷混沌系统达到了同步且缩短了达到同步的时间.数值仿真结果表明了该方法的有效性.