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。