論預(yù)測控制在結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域的研究和應(yīng)用

1、論預(yù)測控制在結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域的研究和應(yīng)用論預(yù)測控制在結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域的研究和應(yīng)用內(nèi)容提示：結(jié)構(gòu)振動控制雖然在理論上己經(jīng)解決了很多復(fù)雜的控制問題，但在實際應(yīng)用中仍然存在許多問題和困難，如測量和時滯的影響。而預(yù)測控制采用最優(yōu)估計理論，對對象未來的動態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化。預(yù)測控制應(yīng)用于結(jié)構(gòu)振動中具有顯著的優(yōu)勢，逐漸發(fā)展成為一種新型的控制方法，如今已在許多行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域取得不小的成功。延伸閱讀：模型算法控制結(jié)構(gòu)振動控制預(yù)測控制作者：何自強(qiáng)蔡鵬勞金箭董

2、江峰【論文關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)振動控制；預(yù)測控制；模型算法控制【論文摘要】：結(jié)構(gòu)振動控制雖然在理論上己經(jīng)解決了很多復(fù)雜的控制問題，但在實際應(yīng)用中仍然存在許多問題和困難，如測量和時滯的影響。而預(yù)測控制采用最優(yōu)估計理論，對對象未來的動態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化。預(yù)測控制應(yīng)用于結(jié)構(gòu)振動中具有顯著的優(yōu)勢，逐漸發(fā)展成為一種新型的控制方法，如今已在許多行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域取得不小的成功。目前，土木工程結(jié)構(gòu)控制通常采用經(jīng)典控制理論，使用基于傳遞函數(shù)模式的頻域分析法，或者采用

3、現(xiàn)代控制理論，使用基于狀態(tài)方程模式的時域分析法[1]。無論采用哪種方法，其特點都是基于模型的控制，通常認(rèn)為模型是已知的。傳統(tǒng)控制方法對解決高度非線性問題、強(qiáng)禍合問題等系統(tǒng)，缺乏實用有效的分析方法，其控制對象比較單一，輸入和輸出量比較簡單。當(dāng)控制對象比較復(fù)雜時，就很難有效發(fā)揮作用，甚至是無能為力。因此，研究不依賴于精確模型、調(diào)節(jié)簡單的控制算法對有效的減輕結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震等和困難。就結(jié)構(gòu)對象而言，傳統(tǒng)控制方法的不足主要表現(xiàn)在如下方面[3]:數(shù)

4、學(xué)建模和建筑結(jié)構(gòu)存在很大差異；外荷載具有不確定性，導(dǎo)致實際控制性和設(shè)計目標(biāo)之間的差異；測量和時滯的影響等等。在實際控制中，傳感器采集到的信號不可避免的存在噪聲污染，而結(jié)構(gòu)振動控制一般采用實時控制方式，這就可能因測量過程中的未知因素的影響而造成觀測溢出和控制溢出，從而使得控制性能下降甚至可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，形成激勵，加速結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致災(zāi)難性后果。一般控制算法是假定在理想狀態(tài)下，即不存在時滯，但實際在測量轉(zhuǎn)化、信號處理、計算控制信號、施加控

5、制力都需要一定時間，從而造成控制的時滯。如果未考慮這個因素，就會造成控制效率下降，更嚴(yán)重的會造成控制結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。而預(yù)測控制采用最優(yōu)估計理論，由所測得的結(jié)構(gòu)反應(yīng)預(yù)測將要發(fā)生的結(jié)構(gòu)反應(yīng)或外部激勵，不斷修正預(yù)測律，針對預(yù)測的結(jié)構(gòu)反應(yīng)或外部激勵，計算施加的控制力序列，對對象未來的動態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化。利用預(yù)測模型可以預(yù)測系統(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)開始，經(jīng)過有限時域后的未來開環(huán)特性根據(jù)該動態(tài)特性可以得到最優(yōu)的控制序列，它使得預(yù)先指定的目標(biāo)函數(shù)有最小值。因此，預(yù)測