AMD控制系統(tǒng)狀態(tài)構(gòu)建與魯棒控制器設(shè)計.pdf

1、在高層建筑結(jié)構(gòu)主動質(zhì)量阻尼器（Active Mass Damper/Driver，AMD）設(shè)計中，如何降低計算耗時的影響，并基于更易于測量的反饋信號，設(shè)計能考慮結(jié)構(gòu)不確定性的AMD控制系統(tǒng)仍是目前工程應(yīng)用的重難點。當(dāng)前，AMD控制系統(tǒng)仍存在以下問題：當(dāng)對被控結(jié)構(gòu)模型作減維處理時，直接舍棄系統(tǒng)較小特征值對應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息，將造成減維過程的精度降低；結(jié)構(gòu)的加速度測量信號較位移速度而言更易得到，如何保證基于加速度實測信號反饋控制器的準(zhǔn)確性；結(jié)構(gòu)存

2、在著不確定性因素，如結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量等，將降低系統(tǒng)的控制效果?；诖?，本文開展以下的研究工作：
　　針對結(jié)構(gòu)減維過程精度降低的問題，本文基于均衡截斷法以及極點配置方法提出了新的低維控制器設(shè)計方法，該方法考慮舍棄的結(jié)構(gòu)高階信息，包括原結(jié)構(gòu)的高階頻率、高階阻尼比以及高階振型模態(tài)等。以十層框架結(jié)構(gòu)為算例，分析了低維模型對AMD控制系統(tǒng)性能的影響。最后搭建了四層框架模型的AMD控制試驗系統(tǒng)，驗證了上述數(shù)值分析結(jié)論的正確性。
　　針對

3、控制系統(tǒng)對傳感器數(shù)量依賴性過大的問題，本文推導(dǎo)了系統(tǒng)的狀態(tài)估計矩陣，再基于估計的加速度響應(yīng)進行反饋控制，提出了基于部分樓層加速度響應(yīng)的狀態(tài)觀測器設(shè)計方法。本文基于該方法，分析了傳感器數(shù)量及其布置形式對AMD控制系統(tǒng)性能的影響。最后通過十層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬以及四層框架模型的試驗驗證，分析所得結(jié)論的正確性。
　　針對結(jié)構(gòu)模型參數(shù)具有不確定性的魯棒控制問題，本文將線性矩陣不等式（Linear Matrix Inequation，LMI

4、）技術(shù)與區(qū)域極點配置算法相結(jié)合，推導(dǎo)出考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性的線性矩陣不等式，并尋找一個合適的區(qū)域進行閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置，提出了基于區(qū)域極點配置算法的魯棒控制器設(shè)計方法。通過十層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬以及四層框架模型的試驗驗證，將該魯棒控制器與精確極點配置控制器進行對比，研究表明，前者具有更好的有效性和魯棒性。
　　本文以改善京基100大廈AMD控制系統(tǒng)的性能為目的，在進行控制系統(tǒng)的設(shè)計時，運用考慮結(jié)構(gòu)高階振型信息的AMD低維控制器設(shè)計