基于線性矩陣不等式方法的建筑結(jié)構(gòu)H∞控制.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的土木建筑物結(jié)構(gòu)形式向著大跨高聳的體型發(fā)展。為了減小這些大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，新型材料、新型阻尼器和各種附屬結(jié)構(gòu)不斷地發(fā)展并應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制中。隨著混合控制和主動(dòng)控制技術(shù)分別投入到廣州電視塔與京基100兩棟超高層建筑中來(lái)減振控制，主動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始受到重視。對(duì)于高聳大跨等大型結(jié)構(gòu)，與被動(dòng)地增大剛度相比，主動(dòng)控制會(huì)大量減小其投入的經(jīng)濟(jì)成本。為了適應(yīng)今后的發(fā)展趨勢(shì)，本文考慮了在土木結(jié)構(gòu)中采用主動(dòng)控制可能帶來(lái)的

2、一些問(wèn)題，進(jìn)行了相關(guān)的研究工作，目的在于減小主動(dòng)控制技術(shù)在土木工程中應(yīng)用所帶來(lái)的問(wèn)題。本文的控制算法為H∞控制，計(jì)算理論為L(zhǎng)MI方法，作者所做的工作如下:
　　(1)考慮控制系統(tǒng)本身傳感器出現(xiàn)故障的情況，設(shè)計(jì)了故障檢測(cè)器對(duì)故障進(jìn)行了診斷，并且隔離（即FDI），再對(duì)控制策略進(jìn)行重組，使其具有容錯(cuò)的功能(即FTC)。文中通過(guò)建立動(dòng)態(tài)控制器設(shè)計(jì)方法和基于Kalman濾波器的靜態(tài)控制器設(shè)計(jì)方法分別設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)故障檢測(cè)器和靜態(tài)故障檢測(cè)器，應(yīng)用

3、靜態(tài)估值檢測(cè)器對(duì)控制策略進(jìn)行了重組。設(shè)計(jì)過(guò)程中，均是將設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)定為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的H∞范數(shù)，并通過(guò)LMI方法進(jìn)行求解。通過(guò)數(shù)值算例分別對(duì)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)故障檢測(cè)器、容錯(cuò)控制器進(jìn)行了驗(yàn)證，用以說(shuō)明文中提出的方法對(duì)傳感器故障的識(shí)別和容錯(cuò)的有效性。
　　(2)考慮土木結(jié)構(gòu)尺度大導(dǎo)致的主動(dòng)控制反饋時(shí)間延遲的問(wèn)題，采用了分散控制來(lái)解決，通過(guò)雙同倫法將BMI問(wèn)題近似為了LMI問(wèn)題，最后解得H∞分散控制器。通過(guò)6層框架數(shù)值算例和帶有2個(gè)AMD的雙層框

4、架振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)文中提出的H∞分散控制器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證，用以說(shuō)明H∞分散控制在處理大尺度的土木建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的適用性。
　　(3)由于土木結(jié)構(gòu)在使用中存在附加荷載，振動(dòng)中剛度阻尼會(huì)變化，本文考慮了結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定，提出了基于D-K迭代方法和LMI方法的H∞魯棒控制器設(shè)計(jì)方法。通過(guò)4層框架數(shù)值算例和帶有1個(gè)AMD的雙層框架振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，用以說(shuō)明文中提出的H∞魯棒控制是可以考慮到結(jié)構(gòu)參數(shù)變化并保證控制的魯棒性的。