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结构离复位控制的理论试验研究

资 源 简 介

控制律(算法)设计是结构振动控制工程两大主要研究内容之一。对于主动或半主动控制系统而言,控制律如何设计是整个控制系统设计中最为重要的一环,直接影响着系统的综合性能。目前可供应用的绝大多数控制律都以建立起控制系统的精确数学模型为前提,然而由于结构控制系统内嵌的参数不确定性、非线性行为和时变特征以及外部输入的不确定性,通常很难建立起满足这样要求的控制模型。这样,整个系统的可靠性和控制效果往往就是不理想的。鉴于这种情况,本文进一步研究发展了一种离复位控制策略,并分别结合相平面法和模糊控制理论,提出了相应的直接控制法与间接控制法。无论采取两者中任一途径,离复位控制方法均无需建立控制系统的精确数学模型即可有效实施控制,容许结构控制系统本身内嵌的参数不确定性、非线性和时变特性等因素存在,具有容错性强、鲁棒性好等优点,相比传统控制方法更符合结构振动控制工程的实际特点。      文中采用离复位控制方法,研究了多层结构的地震反应控制问题,并进行了相应的振动台试验研究,验证了它的可行性和有效性。主要研究内容如下:      (1)进一步发展了离复位控制策略的基本内容。首次将零速度控制与离位控制、复位控制和零位置控制并列加以考虑,强调了其重要性。      (2)结合相平面的概念提出了相应的直接法,即:首先,根据被控质点每一瞬时的运动状态,在相平面上确定对应的某一轨迹点位置;然后,将相平面划分为若干网格区域,由轨迹点隶属的某一局部网格区域可以判定质点所处的具体运动过程;最后,依据策略施加相应的某一级控制。      (3)结合模糊控制理论,提出了离复位控制的间接法,即:依据离复位控制策略建立模糊控制规则表,解决模糊控制规则不易解决的难题。      (4)以离复位控制方法作为控制律,结合研制开发的磁流变阻尼器,进行了常规计算机控制的振动台试验研究,也包括单片机控制的部分试验研究内容。      (5)在前期研究的基础上,分析了结构振动控制中存在的若干问题。特别是就目前比较关注的各种半主动控制系统,分别指出了其中存在的诸多不足之处,仍有许多问题值得进一步深入研究。      (6)设计编制了对应离复位控制直接法的计算程序,具有较强的通用性,可适用于结构振动的分级控制。      (7)设计...

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