磁流变阻尼器随机最优控制策略研究

"这篇论文是2010年由彭勇波和李杰发表在《同济大学学报(自然科学版)》第38卷第2期的一篇关于随机动力系统磁流变阻尼最优控制策略的研究。研究中，作者提出了基于广义密度演化方程的限界Hrovat半主动控制策略，旨在对随机地震动下的磁流变阻尼控制系统进行优化设计。通过评估系统的二阶统计量并追踪目标主动最优控制力，他们对磁流变液阻尼器的参数进行了设计。数值模拟结果显示，经过精心设计的半主动控制器在概率意义上可以达到与主动控制器相当的控制效果。此外，磁流变阻尼器展示出与Bouc-Wen模型类似的动态阻尼特性，包括强度退化、刚度退化和捏拢效应。关键词涉及磁流变阻尼器、随机最优控制、广义密度演化方程、限界Hrovat控制算法以及动态规划。" 这篇论文探讨的是在随机动力系统中的磁流变阻尼（Magnetorheological Damping, MRD）最优控制策略，这是一种应用于结构振动控制的技术。磁流变液阻尼器是一种智能材料设备，其阻尼特性可以根据电磁场的变化进行实时调整，因此在地震工程、航空航天等领域有广泛应用。文章的核心在于提出了一种新的控制策略——基于广义密度演化方程的限界Hrovat半主动控制策略。 该策略利用了广义密度演化方程来描述系统的动态行为，这是一种数学工具，能够捕捉到系统的随机性，从而更好地理解和预测系统的响应。在随机地震动的背景下，这个策略能够通过对系统二阶统计量的分析来确定最优的控制力，以实现目标的主动控制效果。控制准则的制定是通过跟踪系统的二阶统计量，如均方误差或功率谱密度等，以确保控制力的最优化。 在实际应用中，半主动控制策略相比主动控制策略具有一定的优势，例如降低了能源消耗和系统复杂性。论文通过数值模拟证明，采用限界Hrovat算法设计的半主动控制器在概率上可以实现与全主动控制器相近的振动控制效果，这在工程实践中具有重要的意义。 同时，论文还探讨了磁流变阻尼器的动态阻尼性能，它展示了与Bouc-Wen模型相似的特性，包括强度退化（即阻尼力随位移变化的非线性）、刚度退化（阻尼力随速度变化的非线性）和捏拢效应（在特定条件下阻尼力突然增大的现象）。这些特性使得磁流变阻尼器能够适应各种复杂的振动环境，提供更有效的控制。 这项研究对于提升随机动力系统，特别是地震工程中的结构振动控制效率和可靠性提供了新的理论基础和方法。通过磁流变阻尼器的优化设计和控制策略，可以预期在实际工程中实现更加高效、经济的振动减缓效果。