帶補償器的滑模控制算法在智能結構中的應用研究.pdf

1、西安建筑科技大學碩士學位論文帶補償器的滑?？刂扑惴ㄔ谥悄芙Y構中的應用研究專業(yè)：結構工程碩士生：羅瑜指導教師：王社良教授摘要我國地處世界的兩大地震帶之間，地震災害頻發(fā)，一直危害著人們的生命、財產(chǎn)安全，為解決地震動產(chǎn)生的不利影響，研究人員進行了大量的結構振動控制方面的研究，其中滑動模態(tài)控制由于其抗干擾強且設計簡單，是目前應用較為廣泛的控制策略之一。然而，過大的抖振制約了滑?？刂圃趯嶋H工程中的應用，全狀態(tài)反饋的設計會造成經(jīng)濟效益差、時滯效應。

2、因此，本文以傳統(tǒng)滑?？刂扑惴榛A，采用一種組合趨近律，并在有限狀態(tài)反饋下對控制器進行補償設計，形成了一種能夠減小抖振、均衡控制效果與控制力、易于有限狀態(tài)反饋設計的滑模算法，并將其應用在智能結構體系中。主要內(nèi)容有以下幾個方面：(1)利用Matlab對一個底層安裝有超磁致伸縮材料（GiantMagostrictiveMaterial，簡稱GMM）作動器的三層剪切型結構進行數(shù)值模擬。研究證明，相對于傳統(tǒng)滑模算法，基于組合趨近律并帶有補償器的

3、建筑結構弱抖振滑?？刂扑惴梢韵魅跸到y(tǒng)的抖振，并且更易于有限狀態(tài)反饋的設計。(2)介紹了結構主動調諧質量阻尼器體系的運動方程和狀態(tài)方程的建立，以及此時控制器中補償器設計的詳細步驟，對安裝主動調諧質量阻尼器的單自由度結構進行數(shù)值分析。通過比較無控、未帶補償器以及帶補償器的滑?？刂扑惴ㄟ@三種工況下的時程分析圖，驗證了所提控制算法的有效性；通過指定最大控制力（飽和控制）對補償設計前后進行對比，驗證了補償設計對控制效果與控制力的均衡。最后，將結

4、構質量矩陣浮動10%?，給出位移時程圖與控制力時程圖，驗證了本算法對于質量參數(shù)變化的魯棒性。(3)對偏心結構調液柱形阻尼器體系進行了研究，建立了狀態(tài)方程，利用了一個單層偏心結構進行數(shù)值分析。結果顯示，扭轉耦聯(lián)效應確實會對結構振動反應造成一定放大效應；本文所提出的算法在偏心結構調液柱形阻尼器體系中有良好的的控制作用。最后，將結構剛度矩陣浮動10%?，給出x方向的位移時程圖與控制力時程圖，驗證了本算法對于剛度參數(shù)變化的魯棒性。研究結果表明，