基于線性矩陣不等式方法的建筑結構H∞控制.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展，越來越多的土木建筑物結構形式向著大跨高聳的體型發(fā)展。為了減小這些大型復雜結構的振動，新型材料、新型阻尼器和各種附屬結構不斷地發(fā)展并應用于結構的振動控制中。隨著混合控制和主動控制技術分別投入到廣州電視塔與京基100兩棟超高層建筑中來減振控制，主動控制技術已經開始受到重視。對于高聳大跨等大型結構，與被動地增大剛度相比，主動控制會大量減小其投入的經濟成本。為了適應今后的發(fā)展趨勢，本文考慮了在土木結構中采用主動控制可能帶來的

2、一些問題，進行了相關的研究工作，目的在于減小主動控制技術在土木工程中應用所帶來的問題。本文的控制算法為H∞控制，計算理論為LMI方法，作者所做的工作如下:
　　(1)考慮控制系統本身傳感器出現故障的情況，設計了故障檢測器對故障進行了診斷，并且隔離（即FDI），再對控制策略進行重組，使其具有容錯的功能(即FTC)。文中通過建立動態(tài)控制器設計方法和基于Kalman濾波器的靜態(tài)控制器設計方法分別設計了動態(tài)故障檢測器和靜態(tài)故障檢測器，應用

3、靜態(tài)估值檢測器對控制策略進行了重組。設計過程中，均是將設計目標設定為系統傳遞函數的H∞范數，并通過LMI方法進行求解。通過數值算例分別對動態(tài)、靜態(tài)故障檢測器、容錯控制器進行了驗證，用以說明文中提出的方法對傳感器故障的識別和容錯的有效性。
　　(2)考慮土木結構尺度大導致的主動控制反饋時間延遲的問題，采用了分散控制來解決，通過雙同倫法將BMI問題近似為了LMI問題，最后解得H∞分散控制器。通過6層框架數值算例和帶有2個AMD的雙層框

4、架振動臺試驗對文中提出的H∞分散控制器設計方法進行了驗證，用以說明H∞分散控制在處理大尺度的土木建筑結構振動控制中的適用性。
　　(3)由于土木結構在使用中存在附加荷載，振動中剛度阻尼會變化，本文考慮了結構參數的不確定，提出了基于D-K迭代方法和LMI方法的H∞魯棒控制器設計方法。通過4層框架數值算例和帶有1個AMD的雙層框架振動臺試驗進行了驗證，用以說明文中提出的H∞魯棒控制是可以考慮到結構參數變化并保證控制的魯棒性的。