amd控制系统状态构建与鲁棒控制器设计

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1、硕士学位论文↑（宋体小1号字加粗）AMD控制系统状态构建与鲁棒控制器设计↑（黑体2号字）STATEREBUILDINGANDROBUSTCONTROLLERDESIGNOFAMDCONTROLSYSTEM↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）陈朝骏↑（宋体小2号字加粗）哈尔滨工业大学←（楷体小2号字加粗）2015年6月←（年、月用阿拉伯数字，宋体、TimesNewRoman小2号字加粗）国内图书分类号：TU352/TU355学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开↑↑（宋体小4号字）（宋体小4号字）工学硕士学位论文↑（宋体小2号字加粗）AMD控制

2、系统状态构建与鲁棒控制器设计硕士研究生：陈朝骏导师：滕军教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU352/TU355U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineering↑（TimesNewRoman小2号字）STATEREBUILDINGANDROBUSTCONTROLLERDESIGNOFAMDCONTROLSYSTEM↑（TimesNewRoman2号字加粗，题目太长时可用小2号字）Candidate：ChenChaojunSu

3、pervisor：Prof.TengJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要在高层建筑结构主动质量阻尼器（ActiveMassDamper/Driver，AMD）设计中，如何降低计算耗时的影响，并基于更易于测量的反馈信号，设计

4、能考虑结构不确定性的AMD控制系统仍是目前工程应用的重难点。当前，AMD控制系统仍存在以下问题：当对被控结构模型作减维处理时，直接舍弃系统较小特征值对应的结构信息，将造成减维过程的精度降低；结构的加速度测量信号较位移速度而言更易得到，如何保证基于加速度实测信号反馈控制器的准确性；结构存在着不确定性因素，如结构的刚度、质量等，将降低系统的控制效果。基于此，本文开展以下的研究工作：针对结构减维过程精度降低的问题，本文基于均衡截断法以及极点配置方法提出了新的低维控制器设计方法，该方法考虑舍弃的结构高阶信息，包括原结构的高阶频率、高阶阻尼比以及高阶振型模态等。以十层框架结构为算例，分析了低维模

5、型对AMD控制系统性能的影响。最后搭建了四层框架模型的AMD控制试验系统，验证了上述数值分析结论的正确性。针对控制系统对传感器数量依赖性过大的问题，本文推导了系统的状态估计矩阵，再基于估计的加速度响应进行反馈控制，提出了基于部分楼层加速度响应的状态观测器设计方法。本文基于该方法，分析了传感器数量及其布置形式对AMD控制系统性能的影响。最后通过十层框架结构的数值模拟以及四层框架模型的试验验证，分析所得结论的正确性。针对结构模型参数具有不确定性的鲁棒控制问题，本文将线性矩阵不等式（LinearMatrixInequation，LMI）技术与区域极点配置算法相结合，推导出考虑结构参数不确定性

6、的线性矩阵不等式，并寻找一个合适的区域进行闭环系统的极点配置，提出了基于区域极点配置算法的鲁棒控制器设计方法。通过十层框架结构的数值模拟以及四层框架模型的试验验证，将该鲁棒控制器与精确极点配置控制器进行对比，研究表明，前者具有更好的有效性和鲁棒性。本文以改善京基100大厦AMD控制系统的性能为目的，在进行控制系统的设计时，运用考虑结构高阶振型信息的AMD低维控制器设计方法、基于部分楼层加速度响应的状态观测器设计方法及基于区域极点配置的鲁棒控制器设计方法。通过分析确定了京基100大厦合适的减维维数、加速度传感器数量及布置方式等重要参数，并设计了相应的鲁棒控制器。关键词：AMD控制系统；均

7、衡截断；极点配置；状态观测；LMI；鲁棒控制-I-AbstractAbstractInthehigh-risebuildingAMDcontrolsystemdesign,howtoreducetheimpactofcomputingtimeconsuming,howtoobtainmoreeasilymeasuredfeedbacksignal,howtodesignAMDcontrolsystemwhichcanbeconsideredst