基于无线传感器网络的结构时滞主动控制算法研究与仿真分析

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为了减小结构在地震、强风等外部激励干扰下的振动,国内外已发展了许多结构振动控制技术,并应用于实际工程。基于无线传感器网络的结构振动控制将是未来的一个发展方向,能解决有线控制需要电缆且容易老化等问题,但无线传感器网络在信号传输过程中将产生不可避免且不能被忽略的信号时滞,并对结构控制效果产生不利影响。本文针对结构时滞控制算法开展研究,并开展了控制效果仿真分析,主要研究工作包括:(1)阐述了无线传感器网络的应用领域与应用前景,并重点介绍和分析了国内外无线传感器网络技术的发展现状及其在结构监测领域和结构振动控制领域应用的发展现状,以及国内外时滞控制的研究现状。(2)根据考虑时滞的主动最优控制理论,建立了考虑系统时滞的单自由度结构-AMD控制系统和多自由度结构-AMD控制系统的时滞微分运动方程,并开展了仿真分析,验证了考虑时滞的主动最优控制法的良好效果,得到了时滞大小对控制效果的影响规律。(3)基于移相补偿控制理论,建立了考虑系统时滞的单自由度结构控制系统和多自由度结构控制系统的时滞微分运动方程,并分别采用Matlab软件进行仿真模拟,验证了考虑时滞的移相补偿控制法的有效性,得到了时滞大小对控制效果的影响规律。(4)建立了考虑系统时滞的的斜拉索控制系统的时滞微分运动方程,分别采用考虑时滞的主动最优控制法和考虑时滞的移相补偿控制法进行了仿真分析,结果表明两种考虑时滞的主动控制算法对斜拉索的振动都有很好的减振效果。
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