【摘要】：本文以主動控制算法為切入點,針對經(jīng)典線性二次型最優(yōu)控制存在的問題,開展相關(guān)研究。最優(yōu)控制問題可分解為控制演化規(guī)律、物理運動演化規(guī)律和系統(tǒng)觀測三部分,本文從三者相互分離的角度出發(fā),提出若干改進控制算法。論文主要工作和創(chuàng)新之處如下:(1)在荷載時程已知的“理想激勵情況”下,將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)換為微分代數(shù)方程問題,提出基于Lobatto IIIA配置法的高效準確算法,并據(jù)此提出新的控制效果評價指標。(2)采用結(jié)構(gòu)動力響應的時域顯式表達,將結(jié)構(gòu)運動方程約束直接賦予控制性能泛函,避免引入拉格朗日乘子,從根本上簡化最優(yōu)控制問題的求解。(3)針對荷載時程已知的“理想激勵情況”,基于時域顯式表達,推導得到理想最優(yōu)控制力計算列式,獲得與Lobatto IIIA算法一致的計算結(jié)果。(4)針對荷載時程未知的“一般激勵情況”,綜合線性二次型最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法思想,提出一種考慮當前時刻地震荷載和當前時刻控制力作用后效的時變控制性能泛函,并基于時域顯式表達,推導得到前饋和反饋控制下的最優(yōu)控制力計算列式。(5)結(jié)構(gòu)狀態(tài)估計是主動控制算法的重要組成部分。在已知隨機地震動模型的基礎(chǔ)上,提出一種基于貝葉斯估計的地震動實時識別與預測算法,改進傳統(tǒng)主動控制算法中對結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行濾波估計的不足。(6)提出一種考慮識別與預測地震動的預測型動態(tài)性能泛函,建立線性系統(tǒng)的預測最優(yōu)控制。預測型動態(tài)性能泛函綜合考慮當前及預測地震動、控制力和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的后續(xù)影響�？紤]未來有限時間內(nèi)地震動的預測最優(yōu)控制,可獲得比常規(guī)主動控制更優(yōu)的控制效果。 【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU311.3

【圖文】：

我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011-2010）》[4]中對于減隔振結(jié)構(gòu)均給出相應的設(shè)計規(guī)范，由此大大推進了我國減隔振裝置的應用。但我國現(xiàn)行規(guī)范中，未曾提及主動控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可見我國主動控制研究仍有較大完善空間。另一方面，原有主流的主動控制算法多基于一定的理論近似，仍存在優(yōu)化空間，但近年來鮮有學者提出新型現(xiàn)代控制算法，高效的主動控制算法研究仍有重要的理論意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展概述土木結(jié)構(gòu)中的主動控制系統(tǒng)至少由傳感器、控制器和作動器三部分組成。由傳感器實時測量結(jié)構(gòu)響應或外界環(huán)境干擾，控制器中的控制算法根據(jù)響應或者外界干擾的大小決策最優(yōu)控制力，最后由作動器將最優(yōu)控制力施加于受控結(jié)構(gòu)中。在實時測量結(jié)構(gòu)響應基礎(chǔ)上完成的主動控制，如圖 1-1(a)所示，通常將其稱為反饋控制。在實時測量外界環(huán)境干擾基礎(chǔ)上完成的主動控制，如圖 1-1(b)所示，通常將其稱為前饋控制。

華南理工大學工程碩士學位論文用 HMD 控制裝置。HMD 控制裝置運用比 AMD 更廣泛。1.2.2 主動控制算法如圖 1-2 所示，傳統(tǒng)控制算法中比例積分微分控制（Proportion integral differentialcontrol，簡稱 PID）、正位反饋控制（Positive Position Feedback，簡稱 PPF）在許多行業(yè)中有廣泛應用，，但不常用于土木結(jié)構(gòu)的控制中。與土木結(jié)構(gòu)主動控制裝置響應相適應的控制算法主要包括傳統(tǒng)算法中的極點配置算法（Pole Placement control）和現(xiàn)代控制算法中的最優(yōu)控制算法（Optimal Control）、滑動模態(tài)控制（Sliding Mode Control）、自適應控制（Adaptive Control）和智能控制算法（Intelligent Control）。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳太聰;蘇成;胡智強;馬海濤;;非平穩(wěn)隨機響應靈敏度分析的時域顯式法[J];振動工程學報;2015年04期

2 楊智春;賈有;;動載荷的識別方法[J];力學進展;2015年00期

3 蘇成;黃志堅;劉小璐;;高層建筑地震作用計算的時域顯式隨機模擬法[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2015年01期

4 周盼;張權(quán);率志君;李玩幽;;動載荷識別時域方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];噪聲與振動控制;2014年01期

5 張欣;杜修力;;橋梁行車激勵辨識的實驗模態(tài)方法[J];振動.測試與診斷;2013年03期

6 李輝;丁樺;;一種基于比例反饋控制原理的動載荷時域反演方法[J];計算力學學報;2008年05期

7 曹源;汪鳳泉;;基于精細積分方法的多自由度結(jié)構(gòu)動態(tài)荷載辨識研究[J];應用力學學報;2007年03期

8 張文首;盧立勤;于驍;林家浩;;基于精細積分的瞬時最優(yōu)控制算法[J];振動工程學報;2006年04期

9 陳太聰,韓大建;結(jié)構(gòu)施工過程中節(jié)段參數(shù)的連續(xù)識別[J];工程力學;2005年01期

10 陳太聰,韓大建;大跨度斜拉橋施工過程中的主梁節(jié)段自重識別[J];土木工程學報;2005年02期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 徐瑞;大型復雜結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)隨機振動分析方法研究[D];華南理工大學;2010年

2 馮永慧;高速電梯水平振動主動控制研究[D];上海交通大學;2008年

3 陳太聰;結(jié)構(gòu)工程自適應控制的參數(shù)分析新方法研究及其在大跨度斜拉橋施工中的應用[D];華南理工大學;2003年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 孫廣俊;結(jié)構(gòu)隨機地震反應時域分析及抗震可靠度優(yōu)化[D];南京工業(yè)大學;2006年

本文編號：2712413