近似离散瞬时最优控制及作动器位置优化研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 近似离散瞬时最优控制及作动器位 置优化研究 摘要：基于瞬时最优化控制，作 者推导了近似离散瞬时最优化控制算法， 采用李雅普诺夫第二方法给出了算法稳 定性的充分条件。选择 20 层的 Benchmark II 模型及三条不同频谱特性 的地震波作为数值计算模型和输入的地 震荷载，数值分析结果表明，在给定的 权系数矩阵下，受控系统是稳定的；与 未施加控制力时的结构响应相比，连续 系统瞬时最优化控制与近似离散瞬时最 优控制均有较好的控制效果，尤其是位 移与速度响应的控制效果明显；结构在 连续系统瞬时最优化控制与近似离散瞬 时最优化控制下，结构响应基本一致。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 基于改进遗传算法，对主动控制器位置 优化进行了讨论，数值分析结果表明部 分楼层设置主动控制器且安装位置经过 优化后，其控制效果可接近甚至优于全 楼层设置主动控制器时的控制效果。 中国论文网 /8/view-12907401.htm 关键词：结构振动控制；瞬时最 优控制；稳定性；性能泛函；遗传算法 引言 高层建筑结构在外激励作用下会 产生动力响应，尤其在结构受到强烈的 地震作用时，结构层问位移响应直接影 响结构的安全性。国内外学者长期以来 致力于研究如何减小建筑结构在外激励 荷载作用下的动力响应，提高结构的安 全性。结构振动控制是提高结构安全性 的一种可行的方法，目前，业内已经发 展了大量的控制策略，包括被动控制、 主动控制以及半主动控制等。其中，主 动控制和半主动控制策略中最优控制算 法与控制设备是核心部分。众多控制算 法中，瞬时最优控制算法由于其模型概 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 念明确、控制器设计时无需求解 Ricatti 方程而受到广泛的关注。 Yang 等人基于传统 LQR 主动控 制算法的思想，考虑瞬时二次型性能泛 函，提出了瞬时最优化控制算法（IOC） ， 该算法不同于传统 LQR 主动控制算法， 由于其最优化控制力推导过程中不需要 求解 Riccati 方程，因而其算法推导相 对于 LQR 控制算法相对较为简便。对 于瞬时最优控制算法的研究受到了广泛 的关注，潘颖等人对瞬时最优控制算法 中的时滞补偿问题进行了研究；杨飚等 人亦对瞬时最控制算法中的时间间 隔及权系数矩阵对算法控制效果的影响 进行了研究；张文首等人则采用精细积 分法代替传统瞬时最优控制算法中的近 似积分法，并分别研究了开、闭及开闭 环系统中的控制律；黄永安等人结合了 瞬时最优控制及神经网络算法，改进了 一种基于瞬时最优控制的神经网络训练 算法，该方法适合多输入/多输出体系； 林伟等人基于信赖域方法及瞬时最优控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 制算法提出了一种基于信赖域方法的磁 流变阻尼器瞬时最优半主动控制算法。 目前，已经发展的瞬时最优控制算法以 及基于瞬时最优控制算法衍生出的算法 多集中于微分方程，而少有学者研究离 散函数的瞬时最优控制算法，尽管微分 方程更接近于实际系统的数学描述，但 在实际应用中作动器信号的输入/输出、 系统信号的测量均为离散信号，因此， 研究离散型瞬时最优控制算法是有着实 际意义的。针对高层柔性结构而言，一 方面，其本身的自振频率较低，自振周 期较长，因而，研究近似离散瞬时最优 控制算法可节约在线实时控制的计算成 本；另一方面，对于高层结构而言，其 楼层多，在每一楼层均设置主动控制器 既存在不合理性亦不一定取得较优控制 效果，因此，研究主动控制器安装位置 的优化问题亦有着实际意义。本文拟从 高层柔性结构出发，首先讨论线弹性高 层结构的近似离散瞬时最优化控