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

1、在高層建筑結(jié)構(gòu)主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（Active Mass Damper/Driver，AMD）設(shè)計(jì)中，如何降低計(jì)算耗時(shí)的影響，并基于更易于測量的反饋信號(hào)，設(shè)計(jì)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(diǎn)。當(dāng)前，AMD控制系統(tǒng)仍存在以下問題：當(dāng)對(duì)被控結(jié)構(gòu)模型作減維處理時(shí)，直接舍棄系統(tǒng)較小特征值對(duì)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(hào)較位移速度而言更易得到，如何保證基于加速度實(shí)測信號(hào)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(duì)結(jié)構(gòu)減維過程精度降低的問題，本文基于均衡截?cái)喾ㄒ约皹O點(diǎn)配置方法提出了新的低維控制器設(shè)計(jì)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(duì)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(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了上述數(shù)值分析結(jié)論的正確性。
　　針對(duì)

3、控制系統(tǒng)對(duì)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(jì)矩陣，再基于估計(jì)的加速度響應(yīng)進(jìn)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(jì)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(duì)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(yàn)驗(yàn)證，分析所得結(jié)論的正確性。
　　針對(duì)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(diǎn)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(gè)合適的區(qū)域進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，提出了基于區(qū)域極點(diǎn)配置算法的魯棒控制器設(shè)計(jì)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(yàn)驗(yàn)證，將該魯棒控制器與精確極點(diǎn)配置控制器進(jìn)行對(duì)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(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用考慮結(jié)構(gòu)高階振型信息的AMD低維控制器設(shè)計(jì)