非线性结构振动系统鲁棒H∞容错控制研究

"这篇论文研究了在多约束条件下非线性结构振动系统的鲁棒H∞容错控制。通过建立包含输入时变时滞、执行器故障、非线性参数摄动和干扰等复杂因素的系统模型，论文提出了一种新的时滞相关鲁棒H∞容错控制算法，该算法基于状态反馈和Lyapunov稳定性理论，以线性矩阵不等式的形式给出，并尽可能减少设计的保守性。控制策略能确保系统在执行器故障情况下仍能有效抑制干扰，并保持系统的稳定性。通过仿真一个四自由度建筑结构在地震波作用下的振动控制实例，验证了该方法的有效性。" 这篇论文的核心内容主要围绕以下几个方面： 1. 问题背景：由于地震、强风等自然灾害对土木工程结构造成的破坏，结构振动控制成为研究重点。现有的控制策略往往未能充分考虑实际系统中存在的多种约束问题，如输入时滞、执行器故障、非线性特性、参数不确定性等。 2. 研究目标：研究考虑了上述多种约束条件的非线性结构振动系统的鲁棒H∞容错控制，旨在设计出能有效抑制干扰、对执行器故障有容错能力的控制器。 3. 模型建立：根据建筑结构力学，构建了一个包含输入时变时滞、执行器故障、非线性参数摄动和干扰的多约束非线性结构振动系统模型。 4. 控制策略：利用状态反馈和Lyapunov稳定性理论，提出一个时滞相关的鲁棒H∞容错控制算法，该算法以线性矩阵不等式的形式表示，通过两次放大矩阵不等式来减少设计保守性，且与输入时滞相关。 5. 性能分析：设计的控制器能保证时滞非线性结构振动系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力，并且对执行器故障具有容错特性。 6. 仿真验证：通过模拟一个四自由度建筑结构在EI Centro地震波影响下的振动控制，验证了所提出的控制方法的有效性和实用性。 7. 创新点：与现有文献相比，本文的工作在于同时考虑了更多的实际约束问题，特别是参数非线性和时滞对系统的影响，为解决此类问题提供了新的解决方案。 该研究对于提高结构振动控制系统的鲁棒性和可靠性，特别是在安全关键的应用中，如地震防护和高层建筑稳定，具有重要的理论和实践价值。