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振动主动控制技术是把控制理论与振动理论相结合,通过对结构施加控制力而达到抑止结构振动的目的,它是近年来发展起来的智能控制技术,因具有极强的适应性和调节性而备受科研工作者的关注。
为了适应非线性振动主动控制研究的需要,2004年美国土木工程协会(ASCE)结构控制委员会提出了第三代基准建筑物。近四年来,第三代基准建筑物已经成为目前研究的热点之一。
本文以第三代基准建筑物为研究对象,考虑到实际控制中存在不确定性,为此,本文着重于鲁棒控制技术的研究。为便于控制策略的比较,论文还介绍了非线性基准建筑物的LQG控制方法。具体研究内容如下:
(1)介绍了第三代基准建筑物及17个评价指标,并用有限元方法对基准建筑物进行二维平面分析,建立了动力学方程。推导了梁单元质量矩阵和刚度矩阵表达式,同时确定阻尼矩阵。
(2)介绍了线性二次型最优控制策略(LQG)的理论和实现方法,将其应用于三层基准建筑物,利用MATLAB软件进行仿真。
(3)分析了H<,∞>控制策略的理论和实现方法,并把它应用于三层基准建筑物,利用MATLAB软件进行仿真。
(4)综合了目前流行的基于线性矩阵不等式(LMI)的H<,∞>控制策略的优缺点,提出控制器降阶模式和附加力增益因子的概念。对三层基准建筑物进行振动控制,利用MATLAB软件进行仿真。
通过对上述内容的研究,比较三种控制策略,得出了基于LMI的H<,∞>控制策略是一种比较理想的控制策略的结论。