时滞结构振动系统H∞鲁棒可靠控制设计

"这篇论文是2010年5月发表在《控制工程》杂志第17卷第3期上，作者是孙金龙、滕青芳和王国林，主要探讨了输入时变时滞的结构振动系统的H∞可靠控制问题，涉及到执行器故障情况下的系统稳定性和鲁棒控制设计。论文提出了一个时滞依赖的H∞可靠控制算法，并通过四自由度建筑结构模型的仿真验证了方法的有效性，适用于工程结构的振动控制。" 在该研究中，作者关注的是含有输入时变时滞的结构振动系统。这类系统在实际工程中普遍存在，例如大型建筑物、桥梁等在风荷载或地震作用下的振动。论文首先根据建筑结构力学原理建立了一个包含控制输入滞后、执行器故障等复杂因素的状态模型，这是分析和控制此类系统的基础。 时滞是控制系统中常见的非理想因素，它可能导致系统性能下降甚至不稳定。因此，针对含有输入时变时滞的系统，研究者采用了Lyapunov稳定性理论，这是一种广泛应用于系统稳定性分析的数学工具。通过Lyapunov稳定性理论，他们设计了一种时滞依赖的H∞可靠控制策略。H∞控制旨在最小化系统对干扰的传递函数的同时保证系统的稳定性，而“可靠”意味着在执行器可能出现故障的情况下，控制系统仍能保持预期的性能。 在设计过程中，论文利用线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities, LMI）来表述控制器存在的充分条件。LMI是一种强大的工具，可以有效地求解控制系统的优化问题，包括稳定性、控制性能和约束条件等。通过解决这些不等式，可以找到满足所需性能指标的控制器参数。 为了验证所提出的控制策略的有效性，作者进行了一项仿真研究，具体是针对一个四自由度的建筑结构模型在模拟的EI Centro地震波作用下的振动控制。仿真结果表明，该方法能够有效抑制结构的振动，证明了其在实际工程结构振动控制中的应用潜力。 这篇论文为处理输入时变时滞的结构振动系统提供了新的鲁棒H∞可靠控制方法，对于理解和改善这类系统的动态行为以及提高其在极端条件下的安全性具有重要意义。这一研究成果不仅深化了对时滞系统控制理论的理解，也为工程实践提供了有价值的参考。