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1、第44卷第2期西南交通大学学报Vo.l44No.22009年4月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYApr.2009文章编号:0258-2724(2009)02-0155-05DOI:10.3969/.jissn.0258-2724.2009.02.002不确定结构振动的递阶分散鲁棒控制方法段忠东,周庆生(哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:基于线性矩阵不等式,给出了递阶分散的鲁棒控制设计方法,以解决不确定建筑结构的振动控制问题.通过悬臂梁的振动试验,设
2、计了基于Matlab/xPC的实时振动控制系统,利用压电智能材料实现了悬臂梁半物理实时数据采集与控制试验.试验结果表明,当结构的质量发生变化时,递阶分散控制方法能很好地对结构振动进行控制.时域分析表明,结构衰减速度随着与振源距离的增大而显著加快.试验证明了递阶分散鲁棒控制方法对不确定结构振动控制的可行性和有效性.关键词:递阶分散控制;建筑结构;不确定性;鲁棒控制;振动试验中图分类号:TU392文献标识码:AHierarchicalDecentralizedRobustControlMethodofUncertai
3、ntyStructureVibrationDUANZhongdong,ZHOUQingsheng(SchoolofCivilEng.,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Basedonthelinearmatrixinequality,ahierarchicaldecentralizedstate-feedbackcontrollerwasgiventoresolvethevibrationcontrolofanuncertaintybu
4、ildingstructure.ActivecontrolexperimentswereconstructedbyaMatlab/xPCrea-ltimecontrolsystem,andhalfphysicalrea-ltimedataacquisitionandcontrolofacantileverbeamwererealizedbyusingpiezoelectricmaterials,showingafavorableperformanceevenifwhenthemassofastructurecha
5、nges.Thetimedomainanalysisindicatesthatthevibrationattenuatesquicklywiththeincreaseofadistanceawayfromthevibrationsource.Theexperimentalresultshowsthatthecontrollercanworkverywel,landthismethodhasstrongrobustness.Keywords:hierarchicaldecentralizedcontro;lbuil
6、dingstructure;uncertainty;robustcontro;lvibrationexperiment用于建筑结构主动控制的算法有经典线性最优控制、独立模态空间控制以及瞬时最优控制算法等,它[1]们的共同特点是需要系统有精确的数学模型.然而,由于环境变化以及结构老化等原因,建筑结构的质量或刚度等结构参数难以用精确的数学模型描述,即存在结构不确定性.结构的不确定性将导致振动控制不稳定和控制性能恶化.所以,有必要对不确定建筑结构的振动控制进行研究.近年来对建筑结构鲁棒控制问题的研究取得了一些成果.文献
7、[2~9]给出了地震或风激励下的集中控制H]鲁棒控制方法,解决了不确定建筑结构振动控制问题.随着建筑材料强度的提高和施工技术的进步,超高层建筑和大跨度桥梁等建筑结构的尺度变得越来越大.对于结构振动的控制,集中控制是常用的收稿日期:2008-07-02基金项目:国家自然科学基金香港、澳门青年学者合作研究基金资助项目(50429802)作者简介:段忠东(1968-),男,教授,博士生导师,主要从事结构控制、健康监测研究,电话:0451-86283069,E-mai:lhitzqs@hit.edu.cn通讯作者:周庆生
8、(1971-),男,博士研究生,从事结构控制研究,电话:0451-86283069,E-mai:lhitzqs@hit.edu.cn156西南交通大学学报第44卷控制方法.它利用整个结构系统的信息制定控制策略来控制结构振动,但对于呈现大系统特征的大尺度结[10]构的振动控制仍存在一些困难.分散控制则非常适合解决此类结构系统的控制问题.本文中基于线性矩阵不等式,给出了递阶分
