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高柔結構AMD振動控制系統(tǒng)實施的相關方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、國民經(jīng)濟的發(fā)展促使我國高柔結構的蓬勃發(fā)展。為使強風作用下高柔結構的加速度和層間位移滿足相關規(guī)范要求,一般需要提高結構的剛度,較大幅度地增加結構的造價。主動質(zhì)量阻尼器(Active Mass Damper/Driver, AMD)是一種通過增加結構阻尼來滿足規(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AMD控制系統(tǒng)的研究較多,但實際工程應用卻并不多見,這主要是由于工程應用仍有較多問題,如被控結構數(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)觀測器設計、系統(tǒng)時滯的影響情況及有效補償控制器設計等。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,結合高柔結構的特點選擇其中較適用的減維方法進行改進,并將從結構時域響應、頻率響應和系統(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計低維 AMD控制器,并以某實際高柔結構 AMD控制系統(tǒng)數(shù)值模型和四層框架實驗模型為例進行驗

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)絡分別設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)值模型及實驗模型進行驗證。最后以基于狀態(tài)方程的觀測器誤差為指標,通過數(shù)值模擬確定了某實際高柔結構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)理論設計基于LMI的Kalman實

4、時濾波器,最后將以實際高柔結構數(shù)值模型及四層框架 AMD實驗模型為例驗證該濾波器的有效性。
  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構參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響?;?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計時滯補償控制器,并以某實際高柔結構 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、入輸出關系式,建立AMD控制系統(tǒng)不計CSI效應、計低階CSI效應和計高階CSI效應時的數(shù)學模型,分析了CSI效應的影響機理及受結構參數(shù)的影響情況。針對CSI效應導致的系統(tǒng)時變時滯,設計H∞控制器以減小該效應對控制系統(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)關系式,推導由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

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