基于加速度反馈的振动输出力跟随控制

为实现振动输出力的高精度跟随控制,对基于加速度反馈的输出力跟随控制算法进行了研究.设计了交流伺服电机驱动的振动实验装置,并建立了系统动力学模型;在Matlab/Simulink平台上,运用实数编码的自适应遗传算法对控制器参数优化整定,并进行正弦输出力跟随控制仿真研究;构建了以TwinCAT实时控制软件为基础的振动输出力控制系统,对振幅为50N,频率分别为13.33、16.67和22.22Hz的正弦输出力信号进行跟随实验.实验结果证明了振动输出力跟随控制实验装置的可行性和控制算法的有效性.     

动力荷载作用下土质边坡加速度响应规律分析

应用FLAC数值模拟技术对土质边坡动力加速度响应规律进行了分析．研究发现：土体滤波与低频放大作用致使边坡加速度响应表现为垂直放大现象;波界面反射与叠加特性致使边坡加速度响应表现为临空面放大现象;PGA放大系数随坡高增加呈现“增加-衰减-增加”三段形态,其衰减现象主要由于坡脚潜在受拉剪滑带的形成所致;地震边坡潜在滑移面下部土体单元加速度响应小,而上部土体单元加速度响应大．     

高层建筑风振的离散随机最优控制

建立了高层建筑风振控制的离散时间状态差分方程．利用离散随机最优控制理论,基于顺向脉动风荷载的竖向相关性,设计了具有离散卡尔曼滤波器结构的输出反馈控制器．通过具体算例说明在状态不完全可知的情况下,随机离散输出反馈控制能有效的减少结构的顺向脉动风振反应．     

带持续扰动线性时滞大系统前馈反馈最优控制

针对在外部持续扰动下的线性时滞大系统,提出了一种前馈反馈最优控制的逐次逼近算法;将既含有时滞项和超前项,又含有耦合项的两点边值问题,转化为既不含有时滞项和超前项,又不含有耦合项的非奇次线性两点边值问题族,该线性两点边值问题族的解序列一致收敛于原最优控制问题的解;得到的最优控制律由解析的无时滞前馈反馈控制部分和伴随向量序列极限形式的时滞补偿控制部分组成,补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;截取时滞补偿序列的有限项,得到大系统的前馈反馈最优控制律。     

结构振动序列最优控制算法及其Simulink仿真实现

阐述了序列最优控制算法是针对土木工程结构地震响应振动控制问题中激励不可预知的特点,推导出1 种更为一般的最优控制算法,所获得的最优控制力表达式同时包含了结构响应和地震激励2 部分的影响.该算法增益矩阵与传统的2种最优控制近似算法相比具有时变的特点,提出了在应用该算法进行主动控制Simulink仿真分析时的2种实现方法,并通过AMD控制基准模型对2种实现方法进行了比较,同时也对该算法与现有两种结构最优控制算法的控制效果进行了评价.结果表明,2种实现方法是完全等效的,且在控制效果方面,序列最优控制算法优于现有的2种最优控制算法.     

超大跨悬索桥地震响应的综合最优控制研究

超大跨缆索支承桥梁通常选择隔震体系以减小桥塔的地震内力,但隔震体系会使得结构在强震下的梁端位移很大,必须采取控制措施以保证整体结构的抗震安全性。本文以主跨1 490 m的润扬悬索桥为研究对象,在对其地震响应特性进行分析的基础上,从振动控制的原理出发,探讨了控制超大跨悬索桥地震响应的具体的措施及参数选择,结合改进的层次分析法提出了地震响应综合最优控制的概念,构造了综合最优控制效果评估模型,并给出了该桥在给定地震输入下的综合最优控制措施。结果表明,对于超大跨悬索桥,在塔、梁间设置弹性连接装置或阻尼器都能减小梁端位移响应,但综合考虑其它部位的响应,阻尼器的减震效果更为全面。     

滑移隔震结构加速度反应频谱特征分析

以一个多层滑移隔震剪切型结构为例,计算分析了结构地震加速度响应频谱规律.结果表明:隔震结构的加速度响应频谱可呈现多频分布特征并在高频段有较大的加速度反应;除非摩擦系数值较小,隔震结构的加速度响应频谱峰值随摩擦系数单调增加而对上部结构与隔震层侧向刚度比的变化不敏感.     

埋深比对地铁车站与临近多层建筑峰值加速度响应的影响

为了对城市密集建筑区的抗震设计提供理论依据和参考,以三层三跨岛式车站和多层框架建筑为研究对象,采用有限元软件Abaqus对层状场地中由地铁车站与两个框架结构所组成的左右对称模型进行数值模拟实验,分析了不同埋深比对结构-土-结构相互作用(structure-soil-structure interaction, SSSI)效应的影响规律。结果表明,在地震作用下,当地铁车站埋深比小于等于1.5时,地铁车站与临近多层框架建筑间的SSSI效应对车站下半部分和上方框架结构所产生的不利影响值得重视;在埋深比增大过程中,临近建筑对车站上半区域的有利影响以及对车站整体的其他影响逐渐减弱,而车站对临近建筑的影响会整体趋向有利;地震动的频谱特性是地铁车站与临近多层建筑间地震反应的主要影响因素之一。     

地震作用下结构振动最优控制的一种一般算法

基于对地震激励输入结构过程的重新理解,直接从二次型控制目标函数的泛函变分出发,推导出了一种更为一般的最优控制算法,并用状态转移的数值方法加以实现．所获得的最优控制力表达式同时包含了结构响应和地震激励两部分的影响,从概念上改进了现有的结构最优控制算法;还导出了最优控制力系数表达式,用代数公式取代了传统的Riccati微分方程的求解,提高了计算效率．算例表明,该算法的控制效率优于现有的两种结构最优控制算法,具有更高的精度,且稳定性良好．     

基于智能隔震结构Benchmark模型的序列最优控制算法

针对最新提出的智能隔震结构Benchmark模型,阐述了其在考虑横向-扭转耦联振动和双向地震激励下的运动方程,讨论了序列最优算法较之其它几种经典最优算法的改进之处.运用序列最优算法对智能隔震结构Bench-mark模型进行振动控制,并将其和采用LQG算法的控制效果进行了分析比较,结果表明序列最优算法优于LQG算法.     

基于加速度和速度反馈的半主动减振系统控制策略研究

该文讨论了Skyhook控制策略的本质,建立了基于加速度和速度反馈的半主动减振系统控制策略,该控制策略能使被控物体在该文所选择的性能指标函数下得到近似最优控制.结果表明：该控制策略与Skyhook控制策略相比,能使被控物体的位移、速度、加速度及加速度变化率的平均绝对值分别降低38 %、70 %、86 %、86 %,改善了物体响应的高频性能,能使物体响应的低频性能与Skyhook控制策略相仿.     

受扰线性离散时滞系统的最优控制设计

研究含外部确定扰动的线性离散时滞系统的最优控制问题.采用逐次逼近算法给出了系统前馈反馈最优控制律的设计方法,利用扰动观测器解决了最优控制律的物理可实现问题.仿真算例表明,该算法有效并容易实现,且对外部确定扰动的鲁棒性优于反馈最优控制.     

加速度观测器设计与仿真

介绍了利用状态反馈综合带加速度反馈的最优控制系统，利用系统所检测的位置量和速度量设计了加速度观测器，并对综合的最优控制系统进行仿真，包括系统幅频、相频特性及状态估计值与真实状态之间的误差，最后给出了有、无加速度观测器反馈时系统跟踪晃动误差曲线。带加速度观测器反馈系统使晃动误差减小84％，滤除噪声的效果也比较好。     

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中，多以结构的位移和速度反应作为状态反馈，但是实际工作中会产生测量不便以及误差累积等问题，为此，利用加速度测量简单，可靠的特点，采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制，计算实例分析结果表明，此控制策略能够有效地减少结构的地震反应，并能取得与主动控制策略几乎相当的控制效果。     

基于输出反馈的切换模糊控制设计

针对状态不可测的切换模糊系统,提出一类切换模糊控制系统的输出反馈控制问题.根据切换技术和常用的平行分布补偿(PDC)控制器设计方法,给出了切换模糊观测器和切换模糊控制器设计,使用共同Lyapunov函数、单Lyapunov函数和多Lyapunov函数方法,研究了使闭环输出反馈控制系统渐近稳定的充分条件,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律.主要条件以矩阵不等式形式给出,具有较强的可解性.仿真结果表明设计方法的可行性与有效性.     

自抗扰三回路过载驾驶仪的设计

对传统过载三回路驾驶仪的结构进行了改进,在保持内环阻尼回路、增稳回路的基础上,将外环过载回路设计成自抗扰控制形式. 通过扩张状态观测器的动态估计与补偿作用,提高了对于系统不确定性的鲁棒性,同时保持了三回路控制体制适于对静不稳定弹体增稳、快速性较强等优点. 针对一个基准的非线性时变对象过载控制问题,通过非线性数值仿真对传统三回路驾驶仪和自抗扰三回路驾驶仪进行了分析比较,仿真结果表明自抗扰三回路驾驶仪在鲁棒性能方面优于传统的设计方法.      

ITAE最优控制的逆问题

用ITAE（时间误差绝对值）最优控制确定状态反馈增益阵K,给出计算加权矩阵Q的参数化公式,并用例子证明这种确定加权矩阵Q方法的有效和简便．研究结果揭开ITAE最优传递函数与加权矩阵Q,R的相互关系,有利于认识ITAE最优控制的本质．     

具有约束的动态投入产出最优控制模型

研究了一类具有终端产出约束的动态投入产出问题的紧优控制模型，分析了该模型最优控制的存在性和唯一性。利用与其相应的无约束问题已有结论。把该模型最优控制的研究转化成一个较为简单的扰动模型最优控制的研究，利用罚函数法，推导出扰动模型的最优反馈控制。最终得到了具有终端产出约束最优控制问题的最优反馈控制。实例仿真计算验证了结果的有效性。     

二次型性能的优化降阶控制器设计

在静态输出反馈控制器设计的基础上,设计线性系统在二次型性能指标下的优化降阶动态输出反馈控制器.动态反馈控制器可表示为一个最优降维状态估值器和一个最优静态反馈增益阵.控制器的输入阵,可用全维控制器输入阵的一个线性组合来表示.通过求解利用降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.最后,通过一个例子,说明本文提出的给定解控制器设计方法.