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《基于土木结构递阶分散控制的稳定性研究..doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于土木结构递阶分散控制的稳定性研究摘要:采用递阶分散控制的方法对土木结构进行振动控制，同时结构满足稳定性要求。控制作用分为局部和全局控制两级，局部控制器对子结构的振动控制，用李雅普诺夫方法来获得子结构稳定，而全局控制器来减小子结构之间相互作用而保证结构全局稳定性。对悬臂梁结构进行了控制稳定性仿真分析，将振动仿真结果与集中控制的结果进行对比分析。结果表明,基于递阶分散的控制方法保证大型土木结构的稳定性。Abstract:Thispaperconsiderstheproblemofachievingstability
2、forcivilengineeringstructurebyhierarchicaldecentralizedcontrolstrategy.Atthesametime,thevibrationofthestructureiscontrolled.Inthisapproach,thestructuretobecontrolledisdividedintoasetofsubstructures,andcontrolconsistsoftwolevels:thelow-levelsubstructureiscontro
3、lledindependentlybylocalcontrollersandlocalinformation,thestabilityofthesubstructuresisgottenbytheLyapunovmethod,andthehigh-levelglobalcontrolsystem,whichtakestheoutputsofeverysubstructureasitsinput,andeliminatesinterconnectionamongsubstructurestoensurethealls
4、tructurestability.Simulatedresultsshowthathierarchicaldecentralizedcontrolmethodhasagoodcontroleffectwithstabi1izationcomparedwiththecentralizedcontrolmethod.Thestudyinthispaperpresentsapromisingmeansforthe1argesealecivi1engineer!ngstructuralstabilizationcontr
5、ol.关键词:稳定性;李亚普诺夫方法；递阶分散控制;土木结构Keywords:stabilization;lyapunovmethod;hierarchicaldecentralizedcontrol;civilengineeringstructure中图分类号：TU31文献标识码：A文章编号:1006-4311(2010)09-0115-020引言结构的镇定是结构控制理论中的一个重要的问题。通常用两种方法来研究分散控制的镇定问题:一是以整体结构模型来考虑分散化镇定；二是各子结构分别镇定，同时保证整个结构的稳定性。
6、由于后者计算量小，可靠性较高，引起很多人的注意。基于这种思路采用李雅普诺夫第二方法来研究分散控制及稳定的就有M.Ikeda,D.D.Siljak[l],M.K.Sundareshan[2]等人。李雅普诺夫第二方法是俄国学者李亚普诺夫在1892年发表的《运动稳定性的一般问题》论文中提出来得。其特点是直接由系统的运动方程出发，构造一个类似于“能量”的李亚普诺夫函数，分析它和它的一次导数的定号性，从而获得系统的稳定性的有关信息。大型多自由度结构控制分散方法就是将结构看作多个子结构的耦合关联系统，在不考虑子结构的关联作用下
7、，对每个子结构单独设计控制器,它能使得各个闭环子结构系统达到稳定。但这样控制存在一个问题，就是子结构系统稳定能否保证全局结构稳定性。我们想是否可以在子结构可控的条件下，通过忽略或尽量减少耦合项的影响，来达到整个结构稳定的目的［3］。当结构达到分散镇定后,其稳定性不再受关联作用的影响。因此,本文以土木结构为研究对象，采用递阶分散控制的方法来满足结构的稳定性要求。即用局部控制器控制子结构获得局部稳定，而用全局控制器来减小子结构之间相互作用而保证整个结构全局稳定性。1递阶分散控制方法根据协调和分解的原则，可以对一个多自由
8、度结构进行递阶分散控制。具体方法是将这个多自由度结构分为s个子结构，通过s个局部控制器分别对s个子结构进行分散控制，全局控制器负责协调个子结构的性能。其中，任意一个子结构的状态方程可用下式表示：i=AiXi+BiUi+DiFi+AijXj(l)其中Xi是第i个子结构的状态向量，其元素为第i个子结构的位移响应和速度响应,Ai,Bi,Di分别是第i个子结构的系统
