發(fā)布時(shí)間：2020-06-14 06:18

【摘要】：本文以主動(dòng)控制算法為切入點(diǎn),針對(duì)經(jīng)典線性二次型最優(yōu)控制存在的問(wèn)題,開(kāi)展相關(guān)研究。最優(yōu)控制問(wèn)題可分解為控制演化規(guī)律、物理運(yùn)動(dòng)演化規(guī)律和系統(tǒng)觀測(cè)三部分,本文從三者相互分離的角度出發(fā),提出若干改進(jìn)控制算法。論文主要工作和創(chuàng)新之處如下:(1)在荷載時(shí)程已知的“理想激勵(lì)情況”下,將最優(yōu)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換為微分代數(shù)方程問(wèn)題,提出基于Lobatto IIIA配置法的高效準(zhǔn)確算法,并據(jù)此提出新的控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo)。(2)采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的時(shí)域顯式表達(dá),將結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)化最優(yōu)控制問(wèn)題的求解。(3)針對(duì)荷載時(shí)程已知的“理想激勵(lì)情況”,基于時(shí)域顯式表達(dá),推導(dǎo)得到理想最優(yōu)控制力計(jì)算列式,獲得與Lobatto IIIA算法一致的計(jì)算結(jié)果。(4)針對(duì)荷載時(shí)程未知的“一般激勵(lì)情況”,綜合線性二次型最優(yōu)控制算法和瞬時(shí)最優(yōu)控制算法思想,提出一種考慮當(dāng)前時(shí)刻地震荷載和當(dāng)前時(shí)刻控制力作用后效的時(shí)變控制性能泛函,并基于時(shí)域顯式表達(dá),推導(dǎo)得到前饋和反饋控制下的最優(yōu)控制力計(jì)算列式。(5)結(jié)構(gòu)狀態(tài)估計(jì)是主動(dòng)控制算法的重要組成部分。在已知隨機(jī)地震動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,提出一種基于貝葉斯估計(jì)的地震動(dòng)實(shí)時(shí)識(shí)別與預(yù)測(cè)算法,改進(jìn)傳統(tǒng)主動(dòng)控制算法中對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行濾波估計(jì)的不足。(6)提出一種考慮識(shí)別與預(yù)測(cè)地震動(dòng)的預(yù)測(cè)型動(dòng)態(tài)性能泛函,建立線性系統(tǒng)的預(yù)測(cè)最優(yōu)控制。預(yù)測(cè)型動(dòng)態(tài)性能泛函綜合考慮當(dāng)前及預(yù)測(cè)地震動(dòng)、控制力和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的后續(xù)影響�？紤]未來(lái)有限時(shí)間內(nèi)地震動(dòng)的預(yù)測(cè)最優(yōu)控制,可獲得比常規(guī)主動(dòng)控制更優(yōu)的控制效果。 【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU311.3

【圖文】：

我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）》[4]中對(duì)于減隔振結(jié)構(gòu)均給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，由此大大推進(jìn)了我國(guó)減隔振裝置的應(yīng)用。但我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中，未曾提及主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可見(jiàn)我國(guó)主動(dòng)控制研究仍有較大完善空間。另一方面，原有主流的主動(dòng)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(lái)鮮有學(xué)者提出新型現(xiàn)代控制算法，高效的主動(dòng)控制算法研究仍有重要的理論意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展概述土木結(jié)構(gòu)中的主動(dòng)控制系統(tǒng)至少由傳感器、控制器和作動(dòng)器三部分組成。由傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)響應(yīng)或外界環(huán)境干擾，控制器中的控制算法根據(jù)響應(yīng)或者外界干擾的大小決策最優(yōu)控制力，最后由作動(dòng)器將最優(yōu)控制力施加于受控結(jié)構(gòu)中。在實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)響應(yīng)基礎(chǔ)上完成的主動(dòng)控制，如圖 1-1(a)所示，通常將其稱為反饋控制。在實(shí)時(shí)測(cè)量外界環(huán)境干擾基礎(chǔ)上完成的主動(dòng)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(xué)工程碩士學(xué)位論文用 HMD 控制裝置。HMD 控制裝置運(yùn)用比 AMD 更廣泛。1.2.2 主動(dòng)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(jiǎn)稱 PID）、正位反饋控制（Positive Position Feedback，簡(jiǎn)稱 PPF）在許多行業(yè)中有廣泛應(yīng)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(dòng)控制裝置響應(yīng)相適應(yīng)的控制算法主要包括傳統(tǒng)算法中的極點(diǎn)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(dòng)模態(tài)控制（Sliding Mode Control）、自適應(yīng)控制（Adaptive Control）和智能控制算法（Intelligent Control）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳太聰;蘇成;胡智強(qiáng);馬海濤;;非平穩(wěn)隨機(jī)響應(yīng)靈敏度分析的時(shí)域顯式法[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2015年04期

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3 蘇成;黃志堅(jiān);劉小璐;;高層建筑地震作用計(jì)算的時(shí)域顯式隨機(jī)模擬法[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2015年01期

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

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

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3 陳太聰;結(jié)構(gòu)工程自適應(yīng)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(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2712413