地震作用下壓電智能桿系結(jié)構(gòu)振動自抗擾控制研究.pdf

1、桿系結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小、模態(tài)密集、模態(tài)耦合程度高以及存在多種不確定性因素等特點(diǎn)使其在受到地震作用時通常會因振動幅值較大而給結(jié)構(gòu)安全帶來很大危害。采用智能材料對結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動控制往往可以很好的抑制結(jié)構(gòu)地震響應(yīng),從而減輕結(jié)構(gòu)的振動負(fù)擔(dān),提高結(jié)構(gòu)安全度。當(dāng)前80％的實(shí)際工程中應(yīng)用的控制技術(shù)為PID技術(shù),自抗擾控制技術(shù)源于對PID控制技術(shù)改進(jìn),卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了PID技術(shù),其控制功能的適應(yīng)性與智能性,使其擁有廣泛的應(yīng)用前景。本文基于自抗擾控制器

2、對壓電桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真,證明自抗擾控制技術(shù)在結(jié)構(gòu)振動控制中同樣擁有良好的控制性能。本文的主要工作和研究內(nèi)容為:
　　1、介紹了自抗擾控制器的算法及組成模塊,以及各模塊的作用原理;并介紹了對于多變量結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)的解耦過程。以結(jié)構(gòu)振動方程為切入點(diǎn),重點(diǎn)分析了自抗擾控制器的核心模塊ESO的跟蹤估計過程。
　　2、應(yīng)用遺傳算法和控制器設(shè)計的分離性原理——只有高性能的ESO、NLSEF模塊,才有高品質(zhì)的控制器——對ESO模塊和NL

3、SEF模塊的參數(shù)進(jìn)行分步整定。并依據(jù)整定后的參數(shù),對三層桿系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行simulik仿真,對結(jié)構(gòu)施加不同的地震波和階躍荷載,仿真結(jié)果表明,自抗擾控制器對于結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)擁有良好的控制性能。在不考慮控制能量消耗的情況下,對結(jié)構(gòu)的控制效果非常好。同時考慮振動位移和控制力輸入時,由于應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化得到的參數(shù),不能保證最佳,使其控制效果稍遜于LQR算法?？梢钥闯鼍涂刂菩Чw來說ADRC控制效果同LQR控制效果相當(dāng)。但ADRC在應(yīng)用中只需測點(diǎn)

4、反饋的位移信息,其應(yīng)用簡便性、對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的不依賴特性以及對不確定因素的抗擾特性使其比LQR等其他智能算法具有更為廣闊的應(yīng)用前景。
　　3、因?yàn)閷Y(jié)構(gòu)的控制力是通過作動器施加給結(jié)構(gòu)的,所以作動器的位置和數(shù)量直接影響控制效果。對于作動器的優(yōu)化配置的研究一般都是依據(jù)不同的單個或多個優(yōu)化配置準(zhǔn)則,建立適應(yīng)度函數(shù),依賴搜索算法,進(jìn)行優(yōu)化。搜索算法自身的缺陷往往使得優(yōu)化配置的結(jié)果不一。本文通過凱威特網(wǎng)殼模型的作動器配置,從概念出發(fā),提取作