论预测操纵在结构振动操纵领域的研究和应用

1、论预测操纵在结构振动操纵领域的研究和应用【论文关键词】：结构振动操纵；预测操纵；模型算法操纵【论文摘要】：结构振动操纵尽管在理论上己经解决了很多复杂的操纵问题，但在实际应用中仍然存在许多问题和困难，如测量和时滞的阻碍。而预测操纵采纳最优估量理论，对对象以后的动态特性进行优化。预测操纵应用于结构振动中具有显著的优势，慢慢进展成为一种新型的操纵方式，现在已在许多行业的应用领域取得不小的成功。目前，土木工程结构操纵通常采纳经典操纵理论，利用基于传递函数模式的频域分析法，或采纳现代操纵理论，利用基于状态方程模式的时域分析法1。不管采纳哪一种方式，其特点都是基于模型的操纵，通常以为模型是已知的。传统操纵

2、方式对解决高度非线性问题、强祸合问题等系统，缺乏有效有效的分析方式，其操纵对象比较单一，输入和输出量比较简单。当操纵对象比较复杂时，就很难有效发挥作用，乃至是无能为力。因此，研究不依托于精准模型、调剂简单的操纵算法对有效的减轻结构在风和地震等作用下的反映和损伤，有效提高结构的抗振能力具有十分重要的意义。预测操纵的进展为解决这一问题提供了理论基础。本文以升船机结构为要紧研究对象。垂直升船机结构一样由二个或四个庞大的钢筋混凝土筒体加顶部设置的一个超高和超大跨度的单层厂房所组成，它是一种高柔结构，升船机结构下部筒体结构的侧移刚度专门大，而顶部单层厂房柱的侧移刚度很小，当受到地震作历时，这种庞大的刚度

3、突变引发升船机顶部厂房强烈的鞭梢效应，引发严峻破坏。由于利用功能上的要求，升船机顶部厂房排架方向无法设置任何的耗能系统，无法采纳常规的抗震设计方式来减小升船机顶部厂房的地震反映。目前，这己经成为制约大型垂直升船结构抗震设计的一个瓶颈，解决这一问题只能应用结构振动操纵的方式。结构振动操纵是近二十年进展起来的新兴科学。它是指通过采取必然的操纵方法以减轻或抑制结构由于动力荷载所引发的反映。其目的是要采取必然的操纵方法，减轻和抑制结构在地震、强风及其它动力荷载作用下的动力反映，增强结构的动力稳固性，提高结构抗击外界振动的能力，以知足结构平安性、利用性、舒适性、经济性等要求。目前，结构振动操纵己成为一门

4、独立的学科，要紧研究对结构动力响应进行操纵的理论、方式和技术。它综合操纵论、运算机科学、结构振动理论与新材料等前沿学科的最新研究功效和技术，是土木结构振动工程的高科技领域，成为土木结构工程进展方向之一2。尽管现代操纵理论通过几十年的进展，理论上己经解决了很多复杂的操纵问题，但在实际应用中仍然存在许多问题和困难。就结构对象而言，传统操纵方式的不足要紧表此刻如下方面3:数学建模和建筑结构存在专门大不同；外荷载具有不确信性，致使实际操纵性和设计目标之间的不同；测量和时滞的阻碍等等。在实际操纵中，传感器搜集到的信号不可幸免的存在噪声污染，而结构振动操纵一样采纳实时操纵方式，这就可能因测量进程中的未知因

5、素的阻碍而造成观测溢出和控制溢出，从而使得操纵性能下降乃至可能致使结构不稳固，形成鼓励，加速结构破坏，致使灾难性后果。一样操纵算法是假定在理想状态下，即不存在时滞，但实际在测量转化、信号处置、计算操纵信号、施加操纵力都需要一按时刻，从而造成操纵的时滞。若是未考虑那个因素，就会造成操纵效率下降，更严峻的会造成操纵结构的失稳。而预测操纵采纳最优估量理论，由所测得的结构反映预测将要发生的结构反映或外部鼓励，不断修正预测律，针对预测的结构反映或外部鼓励，计算施加的操纵力序列，对对象以后的动态特性进行优化。利用预测模型能够预测系统从当前状态开始，通过有限时域后的以后开环特性;依照该动态特性能够取得最优的

6、操纵序列，它使得预先指定的目标函数有最小值。因此，预测操纵应用于结构振动中具有显著的优势。目前国内对预测操纵在结构振动操纵领域方面的研究还较少，随着科学理论研究的深切和运算机操纵技术水平的提高，预测操纵慢慢成熟并进展成为一种新型的操纵方式，现在已在许多行业的应用领域取得不小的成功4。与其它预测操纵算法相较，模型算法操纵的优势要紧表此刻以下方面：由于采纳的是脉冲响应模型，无需降低其模型阶数；关于进程输入的大小和转变率的约束，可正确地直接进行处置;操纵率是时变的，闭环响应付于受控对象的转变具有鲁棒性；依托内部模型的在线更新，能够实现增益预调整；脉冲响应模型的设定和操纵量的计算利用相同的算法，能够简

7、化硬件条件；关于不同的受控对象，能够采纳不同的采样周期；关于传感器故障或系统操纵特性的恶化，能够在线修改操纵规那么。动态矩阵操纵(DMC和模型算法操纵(MAC隹以非参数模型为基础的预测操纵算法。当前人们对预测操纵的研究和应用，不管是从广度上仍是深度上都有专门大的进展。随着运算机的普及和运算机操纵技术水平的提高，预测操纵必然会向更高层次进一步进展。可是目前国内对预测操纵在结构振动操纵领域中的研究和应用还很少，存在很多迫切需要解决的理论和实际问题，但其大体原理的适应性无疑是富有吸引力的。参考文献1 阎维明，周福霖，谭平.土木工程结构振动操纵的研究进展世界地震工程，1997,13(2):8-202 李敏霞，刘季.主动结构振动操纵算法综述.世界地震工程，1998