基于LMI和MRD的建筑结构振动控制研究

【摘要】： 本文主要研究如何利用线性矩阵不等式（LMI）理论设计控制器，以便于磁流变阻尼器（MRD）更好地进行建筑结构抗震控制。 从H_∞干扰抑制理论出发，把地震激励当作“噪声”，用LMI方法，设计次优和最优的H_∞控制器。分析评价指标对控制性能的影响。考虑到控制力权重选取和实际工程中执行机构的饱和度，提出了改进的H_∞控制器设计方案。同时，利用H_∞控制的鲁棒性能和H_2控制的抑制性能，基于LMI多目标控制理论，设计出H_2/H_∞混合控制器，改善整体结构或特定楼层的绝对加速度，为MRD的不确定系统设计鲁棒的H_2/H_∞混合控制器提供理论依据。上述所有控制器的设计属于离线设计，算法简洁直接。对地震具有抑制性能，同时保证系统的稳定性。 为了使MRD能更好地模仿期望的主动控制力，提出半连续限幅最优控制策略，并讨论MRD跟踪主动控制力时存在的不确定性，设计了具有鲁棒性能的H_2/H_∞混合控制器。保证MRD的抑制性能和控制系统的鲁棒性。 本文所提出的方法保证了在MRD作为建筑结构振动控制装置时，在满足鲁棒稳定性情况下，具有最优的振动抑制性能。且算法简便，易于工程应用。MRD装置和本文提出的各种控制策略也适用其它结构系统的振动控制。 最后，基于Matlab6.1软件平台设计了地震作用下建筑结构振动控制图形用户界面，进行本文算例的计算和仿真，为后续的研究工作提供方便。