基于遗传算法策略的含时滞结构振动控制的研究.pdfVIP

中国力学学会学术大会2009 （CCTAM2009 ） 基于遗传算法策略的含时滞结构振动控制的研 究1) * **，2) * * ** 薛晓敏 孙 清 张陵 伍小红 张斌 * （西安交通大学，航天航空学院，西安 710049 ） ** （西安交通大学，人居环境与建筑工程学院，西安 710049 ） 摘要 目前适用于工程结构的主动控制算法主要有二次型线性最优控制、独立模态最优控制、预测最优控 制、脉冲控制和最优控制等等。一般而言，以上控制算法都能获得较好的控制效果，但是由于其理论的局 限性，无法解决时滞控制等问题。基于此，本文提出一种全新的控制技术——遗传算法控制策略，该策略 以动力学理论为研究依据，根据不同的优化控制目标实现最优控制力的求解，该方法能够灵活设定不同的 控制目标，无论是结构响应的任何状态参数或控制能量都能成为其控制目标，然后实现该目标下的最优控 制效果。同时，由于控制器充分考虑了时滞对结构振动控制的影响，因而有效解决了由于时滞的存在使得 结构控制实现困难的问题。为了验证时滞对结构控制效果的影响，本文采用遗传控制策略对不同时滞条件 下，观察时滞对控制效果的影响，此方法求解的控制力对系统的镇定具有很好的控制效果，时滞的存在并 未对系统的控制效果产生影响。总结，遗传算法控制器具有很好的可靠性，控制效果优良，能够满足不同 控制目标的要求，该算法对动力系统存在的时滞也得到了很好的解决。 关键词 结构振动控制，遗传算法，GA控制器，时滞 引 言 土木工程结构振动控制可以有效地减轻结构在地震、风载等动力结构作用下的反应，是结构抗 振减振有效的技术和方法。随着主动、半主动控制技术的应用，时滞效应的影响突显出来，尤其是 主动控制系统中不可避免地存在着时滞问题，传感器信号的采集和传输、控制器的计算、做动器的 作动过程等，都会导致最后作用于结构的控制力产生时滞，容易引起控制效率下降，甚至导致控制 系统失稳[1]。因此，如何解决时滞的不利影响具有非常重要的理论和实践意义。为了有效解决含有 时滞系统的控制问题，许多学者研究过移向技术、泰勒级数展开法和状态预估法等方法，但是这些 方法都只能处理很小时滞量的情形[2-4]。蔡国平等[5-6]近年来针对离散时间系统和连续时间系统给 出了一种时滞问题处理的方法，该方法不但能够解决小时滞问题，而且能够较为有效地解决了大时 滞控制的问题。本文对主动控制结构中的时滞控制问题进行了研究，提出