输入滞后结构振动系统的Ｈ∞ 可靠控制

2012年04月10日10:25:44 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

孙金龙，滕青芳，王国林
兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州

东南大学土木工程学院，江苏南京

摘　　　要：针对一类含有输入时变时滞的结构振动系统，研究了在执行器发生故障情况下系统全局渐近稳定的鲁棒Ｈ∞可靠控制设计的问题。首先根据建筑结构力学原理，建立了包含控制输入滞后、执行器故障等的结构系统状态模型。然后基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式处理方法给出了一个时滞依赖型Ｈ∞可靠主动控制算法，且控制器存在的充分条件以线性矩阵不等式的形式给出。通过对一个四自由度建筑结构模型在ＥＩＣｅｎｔｒｏ地震波作用下振动的主动控制仿真，验证了所提方法的可行性，可用于工程结构的振动控制。

关　键　词：结构振动系统；Ｈ∞容错控制；输入时变时滞；时滞依赖；执行器失效

１　引　言
近年来，随着抗震工程及防灾减灾事业的发展，结构系统的主动控制已成为土木工程领域的研究热点，国内外学者提出了诸如较优控制、模态控制、神经网络控制及模糊控制等多种控制算法，并取得了优异的成绩［１６］。文献［２］对结构系统的Ｈ∞性能进行了研究，但没有对其他性能进行研究；文献［３］不仅在保证系统具有Ｈ∞ 性能的基础上还对结构参数的摄动具有一定的鲁棒性；文献［４］在上述性能的基础上还对执行器增益饱和问题进行了初步的研究。然而这些方法主要研究了结构系统的减震性和对参数摄动的鲁棒性，而对结构系统的输入滞后和可靠性问题的分析仍很缺乏，但对这类问题的研究很具有工程实用意义。其中，输入时滞效应已成为一个不容忽视的问题，尽管多数情况下这种时滞很小，但仍会使作动器作动规则与系统不同步而导致被控系统失稳［５］，文献［５６］研究了输入滞后的问题，但没有考虑其他性能分析问题；另外，可靠控制也是控制系统能够正常运行的关键因素之一，在涉及生命安全的实际工程应用中结构控制系统的可靠性显得尤为重要，但可靠控制在该领域的应用尚未见报道。针对上述问题，在文献［７９］的基础上推出一个可满足多约束条件可靠控制器的设计方法，可同时解决振动工程领域所遇到的上述实际问题。

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