硕士论文-结构振动控制的参考模型自适应控制算法研究.pdf

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结构振动控制技术可以有效减轻结构在地震、强风、车辆、海浪等动力作用下的响应,有效提高结构的抗振和防灾能力,是减轻结构动力响应的一种积极有效的新途径,在结构的主动、半主动、智能控制的探索中,一个关键研究内容就是结构振动控制算法。

英国 Bristol大学的 D P Stoten教授提出并发展了最小控制合成( MinimalControl Synthesis,简称“MCS")自适应控制算法,该算法不需要事先知道受控结构精确的力学模型和参数,克服了经典控制理论仅适用于受控结构参数慢时变的限制,具有很好的鲁棒性能和控制效果,因此在机械、航空和机器人的智能控制上得到了广泛应用。我们会想,如果把MCS自适应控制算法应用于结构振动控制领域是不是合适呢?瞿伟廉教授与 D.P. Stoten教授合作,首次将该算法引入到结构振动控制中。本论文在他们研究的基础上,系统地探讨了结构振动控制的参考模型MCS自适应控制算法,主要完成了以下工作:

1.提出了地震能量降低和线性二次型经典最优控制两种参考模型,应用MCS自适应控制算法紧逼参考模型响应,从而达到理想的控制效果。研究了参考模型MCS自适应控制算法的稳定性

2分析了参考模型MCS自适应控制算法在结构进入刚度退化非线性状态下的实时控制性能,比较了自适应控制算法和线性二次型最优控制算法在结构进入非线性状态下的控制效果,显示了自适应控制算法的优势

3.研究了MCS自适应控制算法在结构主动质量阻尼(AMD)控制系统中的应用,完成了控制参数分析和系统仿真分析

4.研究了McS自适应控制算法在结构磁流变液阻尼控制系统中的应用并且以武汉天兴洲大桥为工程背景,完成了大桥主梁纵向振动自适应控制的仿真分析

关键词:最小控制合成算法;模型参考自适应控制算法;AMD控制系统磁流变;桥梁纵向振动

MCN自适应控制算方法的结构图

结构地震最大反应和控制力

结构主动控制系统流程

AMD装置的基本形式

工程实例

漂浮型大跨度桥梁磁流变阻尼器安装示意图