高柔結(jié)構(gòu)AMD振動控制系統(tǒng)實施的相關(guān)方法研究.pdf

1、國民經(jīng)濟的發(fā)展促使我國高柔結(jié)構(gòu)的蓬勃發(fā)展。為使強風(fēng)作用下高柔結(jié)構(gòu)的加速度和層間位移滿足相關(guān)規(guī)范要求，一般需要提高結(jié)構(gòu)的剛度，較大幅度地增加結(jié)構(gòu)的造價。主動質(zhì)量阻尼器（Active Mass Damper/Driver, AMD）是一種通過增加結(jié)構(gòu)阻尼來滿足規(guī)范要求的有效途徑，其控制效果好、控制頻帶寬，且性價比相比較高。目前，有關(guān)AMD控制系統(tǒng)的研究較多，但實際工程應(yīng)用卻并不多見，這主要是由于工程應(yīng)用仍有較多問題，如被控結(jié)構(gòu)數(shù)值模型的建立

2、、全狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)基于部分樓層加速度的狀態(tài)觀測器設(shè)計、系統(tǒng)時滯的影響情況及有效補償控制器設(shè)計等。本文針對上述問題主要開展了如下研究工作：
　　基于幾種常用模型減維方法的對比分析，結(jié)合高柔結(jié)構(gòu)的特點選擇其中較適用的減維方法進行改進，并將從結(jié)構(gòu)時域響應(yīng)、頻率響應(yīng)和系統(tǒng)極點分布等方面對比分析改進方法獲得的低維模型與原模型，最后基于上述低維模型設(shè)計低維 AMD控制器，并以某實際高柔結(jié)構(gòu) AMD控制系統(tǒng)數(shù)值模型和四層框架實驗?zāi)Ｐ蜑槔M行驗

3、證。
　　針對全狀態(tài)反饋AMD控制系統(tǒng)，基于系統(tǒng)狀態(tài)方程及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別設(shè)計以部分樓層加速度為輸入的系統(tǒng)全狀態(tài)觀測器，同樣以實際 AMD控制系統(tǒng)數(shù)值模型及實驗?zāi)Ｐ瓦M行驗證。最后以基于狀態(tài)方程的觀測器誤差為指標(biāo)，通過數(shù)值模擬確定了某實際高柔結(jié)構(gòu)中加速度傳感器的布置方案。
　　為減小反饋信號中噪聲對控制系統(tǒng)的影響及滿足 AMD控制的實時性要求，基于Kalman濾波原理及線性矩陣不等式（LMI）理論設(shè)計基于LMI的Kalman實

4、時濾波器，最后將以實際高柔結(jié)構(gòu)數(shù)值模型及四層框架 AMD實驗?zāi)Ｐ蜑槔炞C該濾波器的有效性。
　　理論分析時滯對單自由度控制系統(tǒng)和多自由度控制系統(tǒng)極點位置、穩(wěn)定性的影響，并給出保證系統(tǒng)穩(wěn)定的最大時滯計算公式，基于該公式分析控制增益和被控結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。基于 AMD控制時滯對系統(tǒng)極點位置的影響情況及極點配置算法設(shè)計時滯補償控制器，并以某實際高柔結(jié)構(gòu) AMD控制系統(tǒng)的數(shù)值模型及實驗系統(tǒng)為例進行驗證。
　　基于伺服電機輸

5、入輸出關(guān)系式，建立AMD控制系統(tǒng)不計CSI效應(yīng)、計低階CSI效應(yīng)和計高階CSI效應(yīng)時的數(shù)學(xué)模型，分析了CSI效應(yīng)的影響機理及受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響情況。針對CSI效應(yīng)導(dǎo)致的系統(tǒng)時變時滯，設(shè)計H∞控制器以減小該效應(yīng)對控制系統(tǒng)的影響。
　　基于期望慣性質(zhì)量相對速度與行程間的函數(shù)關(guān)系式，推導(dǎo)由AMD行程實時計算反饋增益的公式，并以實際工程為例分析反饋增益離散時變或連續(xù)時變時 AMD行程的受控情況。另外，以某四層框架AMD控制系統(tǒng)為例，簡要介紹