不确定结构（系统）控制的性能分析与综合
发布时间：2022-04-26 19:38
由于不确定性的客观存在,研究不确定性对结构与系统的性能影响程度,以及对不确定性结构和系统控制方法的综合分析与设计越来越受到科学界和工程界的高度重视,并且已成为当前结构力学研究领域和控制理论研究领域中的热点问题之一。本文分别对不确定结构的静力和动力响应分析、不确定结构和系统的控制性能分析与控制器的综合设计等方面进行了分析与研究,主要工作内容如下:1、模糊性区间参数桁架结构的静力和动力分析考虑具有模糊性区间参数的桁架结构,用具有区间值隶属函数的区间因子表征参数的不确定性,分别建立了桁架结构的静力学有限元方程和动力学方程。基于区间数学和区间值模糊集合的相关理论,推导出了模糊性区间参数桁架结构静力位移、单元应力和固有频率的求解公式,并且对相关计算结果的区间值隶属函数的求解给出了一种离散数值解法。仿真算例结果表明,该方法可以考察每一参数的不确定性对结构静力和动力分析结果的影响,其分析与求解的过程较为简便易行,且计算量小、计算效率较高。2、随机参数结构最优控制的闭环响应分析分别对物理参数和几何参数均具有随机性的随机桁架结构,以及物理参数为随机性的随机平面梁结构,在确定性参数结构的基础上,在模态坐标...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 不确定结构（系统）及其控制研究的内容和意义
1.2 不确定性结构研究概述
1.2.1 工程中的不确定性因素概述
1.2.2 不确定结构研究的数学模型
1.2.3 不确定参数结构的研究现状
1.3 不确定结构振动控制研究的概况
1.3.1 结构振动主动控制的研究现状
1.3.2 结构振动的主动控制方法概述
1.3.3 不确定结构（系统）控制的研究现状
1.4 本文的研究目的与主要工作
第二章 模糊性区间参数桁架结构的静力和动力分析
2.1 引言
2.2 区间数学和区间值模糊集简介
2.2.1 区间数学及区间运算规则
2.2.2 区间值模糊集及区间值模糊数运算
2.3 具有区间值隶属函数的区间参数桁架结构静力分析
2.3.1 确定性参数桁架结构的静力有限元分析
2.3.2 带有区间值隶属函数的区间因子
2.3.3 模糊性区间参数桁架结构的静力有限元分析
2.4 具有区间值隶属函数的区间参数结构动力特性分析
2.4.1 模糊性区间参数桁架结构的质量矩阵
2.4.2 结构固有频率计算公式的推导
2.5 算例分析
2.5.1 模糊性区间参数桁架结构的静力分析算例
2.5.2 模糊性区间参数桁架结构的动力学分析算例
2.6 本章小结
第三章 随机参数结构最优控制的闭环响应分析
3.1 引言
3.2 确定性参数结构的最优控制
3.2.1 模型的降阶
3.2.2 结构的最优控制
3.2.3 系统求解的近似离散化方法
3.3 结构参数的随机性分析
3.3.1 桁架结构参数的随机性分析
3.3.2 梁结构参数随机性分析
3.4 闭环响应的随机性分析
3.5 仿真算例
3.6 本章小结
第四章 随机压电智能梁结构振动控制的特征值分析
4.1 引言
4.2 压电智能梁结构的模型
4.2.1 智能梁结构有限元动力单元模型的建立
4.2.2 压电智能梁单元传感方程和致动方程
4.2.3 整体结构的运动微分方程
4.3 智能梁结构的闭环极点配置
4.4 开环和闭环特征值的随机性分析
4.4.1 智能梁结构质量矩阵和刚度矩阵的随机性
4.4.2 智能梁结构开环特征值的随机性分析
4.4.3 智能梁结构闭环控制特征值的随机性分析
4.4.4 随机智能梁结构结构振动控制的闭环稳定性分析
4.5 仿真算例
4.6 本章小结
第五章 不确定智能结构振动的保成本鲁棒PID 控制
5.1 引言
5.2 相关背景知识简介
5.2.1 PID 控制原理简介
5.2.2 H_∞控制的原理简介
5.2.3 不确定系统的保成本控制简介
5.3 压电智能梁结构振动控制模型不确定性的描述
5.3.1 控制模型的降阶
5.3.2 模型不确定性的表示
5.4 保成本鲁棒PID 控制器的设计
5.4.1 H_∞保成本控制系统
5.4.2 控制律的设计
5.5 时滞稳定性分析
5.6 仿真算例
5.7 本章小结
第六章 智能PID 控制在不确定电弧炉系统中的应用研究
6.1 引言
6.2 相关背景简介
6.2.1 电弧炉简介
6.2.2 电极及其液压调节系统简介
6.2.3 电石炉控制系统存在的主要问题和控制方案的选择
6.2.4 电弧炉控制系统的模型
6.3 PID 控制器的初始参数优化
6.3.1 参数的确定及表示
6.3.2 适应度函数的选取
6.3.3 交叉和变异
6.3.4 电极 PID 调节器参数遗传优化的流程图
6.4 智能PID 电极调节器的实时参数整定
6.4.1 基于积分分离的PID 控制器参数实时整定的原则
6.4.2 控制器参数实时整定的模糊推理规则
6.5 仿真算例
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读博士期间发表的论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构非概率可靠性指标的求解方法[J]. 郭书祥,张陵,李颖. 计算力学学报. 2005(02)
[2]广义不确定性系统概念及其基本原理[J]. 王清印,刘志勇,赵秀恒. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(01)
[3]区间参数结构的动力响应优化[J]. 吴杰,陈塑寰. 固体力学学报. 2004(02)
[4]计算具有区间参数结构的固有频率的优化方法[J]. 王登刚. 力学学报. 2004(03)
[5]存在时滞的柔性梁的振动主动控制[J]. 蔡国平. 固体力学学报. 2004(01)
[6]计算具有区间参数结构特征值范围的一种新方法[J]. 王登刚,李杰. 计算力学学报. 2004(01)
[7]模糊系统H∞控制器设计的LMI方法[J]. 刘晓东,张庆灵. 控制理论与应用. 2004(01)
[8]计算不确定结构系统静态响应的一种可靠方法[J]. 王登刚,李杰. 计算力学学报. 2003(06)
[9]非确定结构系统区间分析的泛灰求解方法[J]. 吴晓,罗佑新,文会军,李敏. 计算力学学报. 2003(03)
[10]小波理论在大型空间智能结构振动控制中的应用[J]. 司洪伟,李东旭. 国防科技大学学报. 2003(03)
博士论文
[1]不确定性振动控制系统的随机方法[D]. 刘春.吉林大学 2004
硕士论文
[1]悬臂梁振动的鲁棒控制方法研究[D]. 韩志刚.南京理工大学 2005
本文编号：3648614
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 不确定结构（系统）及其控制研究的内容和意义
1.2 不确定性结构研究概述
1.2.1 工程中的不确定性因素概述
1.2.2 不确定结构研究的数学模型
1.2.3 不确定参数结构的研究现状
1.3 不确定结构振动控制研究的概况
1.3.1 结构振动主动控制的研究现状
1.3.2 结构振动的主动控制方法概述
1.3.3 不确定结构（系统）控制的研究现状
1.4 本文的研究目的与主要工作
第二章 模糊性区间参数桁架结构的静力和动力分析
2.1 引言
2.2 区间数学和区间值模糊集简介
2.2.1 区间数学及区间运算规则
2.2.2 区间值模糊集及区间值模糊数运算
2.3 具有区间值隶属函数的区间参数桁架结构静力分析
2.3.1 确定性参数桁架结构的静力有限元分析
2.3.2 带有区间值隶属函数的区间因子
2.3.3 模糊性区间参数桁架结构的静力有限元分析
2.4 具有区间值隶属函数的区间参数结构动力特性分析
2.4.1 模糊性区间参数桁架结构的质量矩阵
2.4.2 结构固有频率计算公式的推导
2.5 算例分析
2.5.1 模糊性区间参数桁架结构的静力分析算例
2.5.2 模糊性区间参数桁架结构的动力学分析算例
2.6 本章小结
第三章 随机参数结构最优控制的闭环响应分析
3.1 引言
3.2 确定性参数结构的最优控制
3.2.1 模型的降阶
3.2.2 结构的最优控制
3.2.3 系统求解的近似离散化方法
3.3 结构参数的随机性分析
3.3.1 桁架结构参数的随机性分析
3.3.2 梁结构参数随机性分析
3.4 闭环响应的随机性分析
3.5 仿真算例
3.6 本章小结
第四章 随机压电智能梁结构振动控制的特征值分析
4.1 引言
4.2 压电智能梁结构的模型
4.2.1 智能梁结构有限元动力单元模型的建立
4.2.2 压电智能梁单元传感方程和致动方程
4.2.3 整体结构的运动微分方程
4.3 智能梁结构的闭环极点配置
4.4 开环和闭环特征值的随机性分析
4.4.1 智能梁结构质量矩阵和刚度矩阵的随机性
4.4.2 智能梁结构开环特征值的随机性分析
4.4.3 智能梁结构闭环控制特征值的随机性分析
4.4.4 随机智能梁结构结构振动控制的闭环稳定性分析
4.5 仿真算例
4.6 本章小结
第五章 不确定智能结构振动的保成本鲁棒PID 控制
5.1 引言
5.2 相关背景知识简介
5.2.1 PID 控制原理简介
5.2.2 H_∞控制的原理简介
5.2.3 不确定系统的保成本控制简介
5.3 压电智能梁结构振动控制模型不确定性的描述
5.3.1 控制模型的降阶
5.3.2 模型不确定性的表示
5.4 保成本鲁棒PID 控制器的设计
5.4.1 H_∞保成本控制系统
5.4.2 控制律的设计
5.5 时滞稳定性分析
5.6 仿真算例
5.7 本章小结
第六章 智能PID 控制在不确定电弧炉系统中的应用研究
6.1 引言
6.2 相关背景简介
6.2.1 电弧炉简介
6.2.2 电极及其液压调节系统简介
6.2.3 电石炉控制系统存在的主要问题和控制方案的选择
6.2.4 电弧炉控制系统的模型
6.3 PID 控制器的初始参数优化
6.3.1 参数的确定及表示
6.3.2 适应度函数的选取
6.3.3 交叉和变异
6.3.4 电极 PID 调节器参数遗传优化的流程图
6.4 智能PID 电极调节器的实时参数整定
6.4.1 基于积分分离的PID 控制器参数实时整定的原则
6.4.2 控制器参数实时整定的模糊推理规则
6.5 仿真算例
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读博士期间发表的论文和参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]结构非概率可靠性指标的求解方法[J]. 郭书祥,张陵,李颖. 计算力学学报. 2005(02)
[2]广义不确定性系统概念及其基本原理[J]. 王清印,刘志勇,赵秀恒. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(01)
[3]区间参数结构的动力响应优化[J]. 吴杰,陈塑寰. 固体力学学报. 2004(02)
[4]计算具有区间参数结构的固有频率的优化方法[J]. 王登刚. 力学学报. 2004(03)
[5]存在时滞的柔性梁的振动主动控制[J]. 蔡国平. 固体力学学报. 2004(01)
[6]计算具有区间参数结构特征值范围的一种新方法[J]. 王登刚,李杰. 计算力学学报. 2004(01)
[7]模糊系统H∞控制器设计的LMI方法[J]. 刘晓东,张庆灵. 控制理论与应用. 2004(01)
[8]计算不确定结构系统静态响应的一种可靠方法[J]. 王登刚,李杰. 计算力学学报. 2003(06)
[9]非确定结构系统区间分析的泛灰求解方法[J]. 吴晓,罗佑新,文会军,李敏. 计算力学学报. 2003(03)
[10]小波理论在大型空间智能结构振动控制中的应用[J]. 司洪伟,李东旭. 国防科技大学学报. 2003(03)
博士论文
[1]不确定性振动控制系统的随机方法[D]. 刘春.吉林大学 2004
硕士论文
[1]悬臂梁振动的鲁棒控制方法研究[D]. 韩志刚.南京理工大学 2005
本文编号：3648614
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