结构主动控制的一体化多目标优化研究

结构主动控制的一体化多目标优化研究作者：谭平，宁响亮，卜国雄，周福霖，TANPing，NINGXiang-liang，BUGuo-xiong，ZHOUFu-lin作者单位：谭平,周福霖,TANPing,ZHOUFu-lin(广州大学减震控制与结构安全国家重点实验室培育基地,广东广州,510405)，宁响亮,卜国雄,NINGXiang-liang,BUGuo-xiong(哈尔滨工业大学深圳研究生院城市与土木工程学科部,广东深圳,518055)刊名：振动工程学报英文刊名：JOURNALOFVIBRATIONENGINEERING年，卷(期)：2009，22(6)被引用次数：0次参考文献(16条)1.刘福强.张令弥作动器/传感器优化配置的研究进展[期刊论文]-力学进展2000(04)2.ChenGS.BrunoJ.SalamaMOptimalplacementofactive/passivemembersintrussstructuresusingsim-ulatedannealing[期刊论文]-AIAAJournal1991(08)3.LiuXJ.BeggDW.MatraversDROptimaltopolo-gy/actuatorplacementdesignofstructuresusingSA[期刊论文]-JournalofAerospaceEngineeringASCE1997(03)4.AbdullahM.RichardsonA.HanifJPlacementofsensors/actuatorsoncivilstructuresusinggenetical-gorithms[期刊论文]-EarthquakeEngineering&StructuralDynamics2001(08)5.LiuDK.YangYL.LiQSOptimumpositioningofactuatorsintallbuildingsusinggeneticalgorithm[期刊论文]-Computers&Structures20036.郭惠勇.蒋健.张陵改进遗传算法在MRFD半主动控制系统优化配置中的应用[期刊论文]-工程力学2004(02)7.LiQS.LiuDK.TangJ.ZhangNTamCMCom-binatorialoptimaldesignofnumberandpositionsofactuatorsinactivelycontrolledstructuresusinggenet-icalgorithms[期刊论文]-JournalofSoundandVibration20048.TanPing.DykeSJ.RichardsonAIntegrateddeviceplacementandcontroldesignincivilstructuresusinggeneticalgorithms[期刊论文]-JournalofStructuralEn-gineeringASCE2005(10)9.AhlawatAS.RmaswamyAMulti-objectiveoptimalstructuralvibrationcontrolusingfuzzylogiccontrolsystem[期刊论文]-JournalofStructuralEngineering2001(11)10.DavidAS.PaulNR.LinPei-yangGA-optimizedfuzzylogiccontrolofalarge-scalebuildingforseismicloads[期刊论文]-EngineeringStructures2007(02)11.张连振.黄侨.王潮海基于多目标遗传算法的传感器优化布点研究[期刊论文]-工程力学2007(04)12.SoongTT.GrigoriuMRandomVibrationofMe-chanicalandStructuralSystems[期刊论文]-EnglewoodCliffs,NewJersey:Prentice-Hall,Inc199213.张景绘.王超工程随机振动理论[期刊论文]-西安:西安交通大学出版社198814.DebK.PratapA.AgrawalSAfastelitistmulti-objectivegeneticalgorithm:NSGA-Ⅱ[期刊论文]-IEEETransactionsonEvolutionaryComputation2002(02)15.郑金华多目标进化算法及其应用[期刊论文]-北京:科学出版社200716.薛素铎.王雪生.曹资基于新抗震规范的地震动随机模型参数研究[期刊论文]-土木工程学报2003(05)相似文献(10条)1.学位论文丁立冬飞翼式无人机纵向增稳主动控制技术研究2007飞翼式无人机是一种特殊气动布局的飞机，鉴于其优越的性能，必将成为未来战场中的一支重要战术力量。论文以某型飞翼式无人机为研究对象，对放宽纵向静稳定性进行了研究，以达到提高无人机机动性的目的。论文首先将无人机的运动抽象为六自由度刚体运动的十二阶微分方程以建立放宽纵向静稳定性无人机模型。之后介绍了主动控制技术及纵向静稳定性的概念，阐述了放宽纵向静稳定性后对无人机气动参数的影响。在分析了无人机纵向动态特性后，提出了三种补偿纵向静稳定性的方法。为了设计出具有鲁棒稳定性能的飞行控制系统，还对飞行包线进行了划分。文中主要采用了经典的控制方法，最优控制理论，线性矩阵不等式理论等方法进行飞行控制系统的设计。论文详细介绍了线性二次型调节器，线性二次型跟踪器理论及其寻优算法，并将其运用于飞行控制系统设计中，得到了较好的效果。随后引入线性矩阵不等式理论，结合线性二次型及区域极点配置技术，并在控制系统设计中实现了多目标优化，使飞行控制系统达到了鲁棒稳定的要求。最后，应用基于线性矩阵不等式理论对放宽纵向静稳定性无人机进行了飞行控制系统设计，并对设计出的飞行控制系统进行了全包线范围内的仿真验证，仿真结果验证了论文的研究成果是可行的。2.学位论文刘薇基于MOGA的HXMT天文卫星巡天扫描智能规划模型2006从上世纪至今，国际上已发射的天文卫星有100多颗，覆盖的能量范围从微波直到超高能γ射线(约500MeV)，取得了大量的观测研究成果。由于成像技术方面的困难，处于20千电子伏至300千电子伏(20keV～300keV)的硬X射线巡天观测基本属于空白。天体物理学家注意到，这个能区的高灵敏度巡天观测恰恰是了解天体高能物理过程的关键手段。HXMT(硬X射线调制望远镜)天文卫星是我国自主研发的第一颗天文卫星，它正是针对硬X射线能区的。因此，它可以说是我国高能天体物理的一个里程碑。关于巡天扫描观测的规划模型，国内外的研究非常少，没有现成的经验可遵循。本文以HXMT天文卫星的巡天扫描观测模式为研究对象，针对其卫星需求，建立了针对天球星象点轨迹的智能规划模型。该模型利用轨道面进动和轨道运动相结合的方法，并且通过对扫描任务的智能控制，来实现对天球的扫描。这种观测方式最大的优点是极大地简化了飞行任务，不需要在巡天扫描期间对飞行器进行主动控制，只要规划好飞行任务，做好姿态调整，仅依靠轨道面进动和轨道运动就能完成巡天扫描。本文提出的智能规划模型是基于多目标遗传算法的，它在不增加姿态机动模式的基础上，有效的解决了能源输出问题，在能源输出和姿态机动上取得了很好的均衡，并实现了对除天冠之外的天球的均匀扫描。本文针对HXMT天文卫星智能规划模型的特点，还提出了一种新的编码方式——准三维实值编码方式，这种编码方式完整的描述了HXMT天文卫星巡天扫描期间所携带的信息，并且大大地节约了试验时间。HXMT天文卫星的巡天扫描智能规划模型完全自主研发，它是HXMT天文卫星的深度成像观测、高灵敏度连续观测等后期任务的基础，也为以后天文卫星的巡天扫描打下坚实的基础，同时为以后解决航天领域的多目标优化问题以及任务规划问题提出一个新的思路。3.期刊论文莫凡芒.孙庆鸿.陈南.李普基于最优控制的结构振动主动控制系统多目标优化-精密制造与自动化2003,(z1)本文对简支梁振动主动控制的传感器/作动器位置优化问题,建立了综合考虑控制效果和控制的目标函数,并编制了遗传算法软件包Ga205对此函数的可变参数进行优化,以使目标函数最小化.结果表明,较之穷举法,遗传算法解决传感器/作动器进行位置优化问题是高效的,也是全局收敛的.4.学位论文吴凌尧一类非线性不确定振动系统鲁棒主动控制方法研究2008振动系统主动控制问题在实际工程中具有重要理论意义和应用价值。在航空航天、机械土木等领域，由于系统模型存在非线性动态、未建模动态、参数不确定性、以及外部干扰等因素，传统主动控制方法已经不能满足振动系统高精度控制的需求。本文研究含复杂动态的非线性不确定振动系统的鲁棒主动控制问题。主要工作包括：1.针对一类含微分项不确定性和非线性动态不确定性的振动系统，建立含复杂动态的非线性不确定振动系统模型，基于线性矩阵不等式(LMI)，分别提出鲁棒H∞状态反馈主动控制和鲁棒H∞输出反馈主动控制方法。通过对建筑结构振动系统在风振和地震波作用下振动的一些实例仿真，证明了该方法的有效性。2.针对建筑结构振动系统控制力存在饱和现象，建立含复杂动态的非线性不确定饱和振动系统模型，基于线性矩阵不等式(LMI)，提出鲁棒饱和主动控制策略，使设计的控制器参数能够限制在允许的物理范围内，同时引入H∞控制减小外部干扰对振动系统的影响。最后通过对建筑结构振动系统在地震波作用下振动的实例仿真证明了该方法的有效性。3.针对车辆悬架主动控制系统的控制力时滞问题，建立含复杂动态的非线性不确定时滞振动系统模型，基于线性矩阵不等式(LMI)，从时滞微分方程出发提出鲁棒H∞控制方法，有效的消除了时滞现象对主动振动控制系统性能的影响。通过实例仿真，对车辆在不平路面行使时进行干扰抑制，提升了车辆性能。4.针对含复杂动态的非线性不确定时滞振动系统模型，研究了多目标优化控制问题，基于线性矩阵不等式(LMI)，设计广义H∞性能指标，分别提出混合H2/H∞鲁棒状态反馈和输出反馈的控制策略，使得振动系统满足所需性能的同时又有很好的鲁棒性，最后通过对车辆悬架系统的仿真实例证明了该方法的有效性。5.研究了一类具有外部干扰和模型不确定性的含复杂动态的非线性不确定振动系统，考虑了干扰子系统含有未建模动态情形，基于线性矩阵不等式(LMI)，提出了基于干扰观测器控制(DOBC)与H∞复合控制方法，模型已知或部分信息已知的外部干扰可以通过干扰观测器被抵消，不确定干扰则通过H∞控制来抑制。最后对飞机振动控制系统的仿真实例验证了方法的有效性。5.期刊论文杜海平.汪伟.唐力伟.史习智.DuHaiping.Wangwei.TangLiwei.ShiXizhi结构振动主动控制的混合仿真和实时控制系统设计-测试技术学报2002,16(z1)本文针对结构振动主动控制问题构造了基于PC机和DSP的混合仿真和实时控制系统.设计这套系统的目的是要实现在结构振动主动控制中集数据采集、信号处理、模型辩识、控制器设计、多目标优化、控制仿真和实时控制等多功能为一体的计算机辅助控制器设计系统.由于这套系统在仿真和实时控制中均利用了DSP,使得仿真结果更接近于实际的控制效果,因而提高了控制器的开发效率,有利于进一步的实际应用.6.学位论文张伟谦基于磁流变减振器的汽车半主动悬架研究2010以车辆悬架系统中的半主动减振器和半主动悬架为研究对象，对半主动减振器的结构设计、数学建模和半主动悬架系统控制策略进行了深入研究，主要涉及以下几个方面：br　　(1)提出一种基于遗传算法的磁流变减振器多目标优化设计方法。该方法兼顾对动力性能、响应速度和能耗的要求，能够快速设计出满足性能要求的磁流变减振器。应用该方法实际设计和制造了减振器样机，并通过台架试验对优化设计方法的有效性进行了验证。br　　(2)提出了一种基于修正Backlash滞环的磁流变减振器参数化模型。该模型结构简单，参数意义明确