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建筑结构振动系统的多重叠分散控制方法

作　者: 张钊
导　师: 陈雪波
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 多重叠分解包含原理分散控制结构振动控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 16次
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内容摘要

建筑物和土木结构的结构振动控制(Structural Vibration Control ,SVC)是复杂大系统研究中的一个典型例子,其系统不但具有互联系统的特性,且子系统之间具有重叠信息结构约束。本文提出了多重叠分散控制方案,并应用到大型建筑物在地震激励下的SVC的控制器设计中。也阐述了改进的具有多重叠分解、协调和收缩的包含原理新概念是如何有效的应用到一个具有复杂信息结构约束的系统中的。为了将系统在信息结构约束情况下分解成一组“成对”的子系统(区域),基于包含原理的多重叠分解被提出。在扩展空间,这些成对的子系统以断开的形式出现。然后通过标准二次型(LQR)控制法则在每个“成对”的子系统中的运用,设计了分散控制器。最后在保持包含条件的情况下,通过从扩展空间协调和收缩“成对”的分散控制器到原空间,获得了多重叠分散控制器。建立六层建筑的地震振动响应的简化动力学模型。研究设计多重叠结构系统的分散控制器的一般方法,特别是具有链型拓扑结构的多重叠结构系统。当该方法应用到六层建筑模型的地震激励下的SVC中时,不仅保证了SVC的质量,而且增加了具有大量结构摄动的系统的可靠性。仿真结果表明,多重叠的控制器获得了与集中控制器控制性能水平相近的控制效果。在将来,多重叠分散控制或许会应用在更为复杂的信息结构中,例如被应用到以多种方式联结到附加子系统的系统中。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
1. 绪论  9-14
  1.1 综述  9-11
  1.2 选择该题目的目的及意义  11-12
  1.3 本文的研究重点及结构  12-14
2. 多重叠结构系统的分解  14-23
  2.1 多重叠结构  14-16
  2.2 包含原理  16-17
  2.3 系统特殊重叠结构的分解  17-22
    2.3.1 链型结构的特殊重叠结构分解  18-19
    2.3.2 环型结构的特殊重叠结构分解  19-20
    2.3.3 星型结构的特殊重叠结构分解  20-22
  2.4 本章小结  22-23
3. 链型结构的特殊重叠结构的分散控制  23-31
  3.1 重叠控制器的设计  23-25
  3.2 LQR 重叠控制器的设计  25-27
  3.3 分散控制器的设计  27-30
  3.4 本章小结  30-31
4. 六层建筑振动响应的简化动力学模型的建立  31-37
  4.1 六层建筑振动响应的二阶模型  31-34
  4.2 六层建筑振动响应的一阶状态空间模型  34-36
  4.3 本章小结  36-37
5. 结构振动控制的多重叠分散控制器的设计  37-53
  5.1 集中控制器的设计  37-38
  5.2 半分散控制器的设计  38-42
    5.2.1 直接驱动  39-41
    5.2.2 层间驱动  41-42
  5.3 基于多步法的分散控制器的设计  42-48
    5.3.1 直接驱动  45-46
    5.3.2 层间驱动  46-48
  5.4 基于单步法的分散控制器的设计  48-51
    5.4.1 直接驱动  50
    5.4.2 层间驱动  50-51
  5.5 本章小结  51-53
6. 结构振动控制的多重叠分散控制的仿真研究  53-56
7. 结论与展望  56-58
参考文献  58-63
致谢  63

建筑结构振动系统的多重叠分散控制方法

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