结构振动主动无线控制及时滞补偿问题研究

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1、：ｖ犬ｉｔ嫂大孝ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳ８士享位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—／结构振动主动无线控制及时滞补偿问题研究学科专业―电聘与圣键郭金通作者姓名—指导教师一―—遞ｉｆ５宇６答辨日期———＿Ｊ—硕士学位论文结构振动主动无线控制及时滞补偿问题研究ＳｔｕｄｙｏｎＡｃｔｉｖｅＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｉｍｅＤｅｌａＣｏｍｅｎｓａｔｉｏｎｙｐｏｆＳｔ

2、ｒｕｃｔｕｒａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎ作者姓名：郭金河学科、专业：电路与系统学号：２１２０９０２５指导教师：逾直李声钮完成日期：２０１５年５月丈違理工丈摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请一学位或其他用途使

3、用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：《专构ｆｅ义主＃７＾、钱搜作者签名：ｔ４日期：年／月ｇ日ｆ雄理工大学硕士学位论文摘要结构振动控制可以有效地抑制结构在外部激励如地震、狂风、海浪等作用下的振动，减少自然灾害带来的损失，对其研究具有重要的现实意义。传统振动控制系统多为有线、控制，随着建筑结构越来越复杂，有线控制需要的线缆数量巨大、成本高昂布线复杂繁琐，不仅延长了项目的

4、实验周期，而且造成根据实验现场情况更改节点部署乃至后期维护都非常困难。更为重要的是，数目庞大的线缆自身重量也会对被控对象本身性能带来一定的影响。结构振动无线控制以其低成本、灵活、易于实现等特点成为了结构振动控制领域新的研究热点。但无线控制中的无线传输时滞造成控制效果下降，是无线控制中亟需解决的问题。目前，大型结构所常用的集中控制中，控制器需要实时处理大量的数据，不仅对控制器的性能提出了较高的要求，而且控制器故障会导致整个系统崩溃，而分布式控制可较好的解决这些问题。针对上述问题，本文以压电悬臂梁

5、和三层钢结构模型为研究对象，釆用线性二次型高斯最优控制算法，分别对悬臂梁无线控制和三层钢结构模型的分布式无线控制进行了研究。首先，在对悬臂梁的ＬＱＧ控制进行了仿真分析并得到了可观控制效果的基础上，设计了一套以ＷｉＦｉ无线节点为传感单元、ｄＳＰＡＣＥ为控制核心的传感信号和控制信号均无线传输的完全无线控制试验系统，对其振动有线和无线控制进行了比较试验，结果表明无线控制可将悬臂梁到达时间缩短７１．３３％。其次，针对无线控制中的时滞问题，采用了一种基于有限差分法的补偿方案，对给定不同时滞的悬臂梁无线控制进

6、行了分析和试验验证．０８％。，结果表明该方案可将无补偿的无线控制效果提高６０最后，搭建了一套无线分布式控制系统，对自主设计的三层弹費钢结构模型的分布式控制进行了仿真和试验研究，结果表明无线分布式控制系统不仅规避了集中控制的风险，而且控制效果与集中控制相当。本文提出的传感信号和控制信号均无线传输的完全最优无线控制试验系统，可以满足高釆样速率和实时控制，在悬臂梁和三层结构模型的无线控制试验均取得较好的效。果，可为无线控制相关研究提供实施的物理平台研究表明，所提出的无线控制系统具一有很好的稳定性

7、和控制效果，相关研究具有定的理论意义和实用价值，为无线控制实际应用推广奠定了基础。关键词：振动无线控制臂梁最优控制滞补偿布式控制；悬；；时；分－－Ｉ结构振动主动无线控制及时滞补偿问题研究ＳｔｕｄｏｎＡｃｔｉｖｅＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｉｍｅＤｅｌａｙＣｏｍｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｙｐＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｃａｎｉｎｈｉｂｉｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｏｄｕｃｅｄｂｅａ

8、ｒｔｈｕａｋｅｗｉｎｄｏｒｗａｖｅｓｐｙｑ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｒｅｄｕｃｅｌｏｓｓｅｓｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｉｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｙｙｗｉｒｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅｓｔ