考虑磁流变阻尼器动力学的实时力跟踪控制

来源 :第六届全国结构抗振控制与健康监测学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowei_0315
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  基于磁流变阻尼器的半主动结构控制系统通常由系统控制律和阻尼力跟踪控制算法构成,通过系统控制律计算期望控制力,再由阻尼力跟踪控制算法确定阻尼器实现期望控制力所需的输入电流/电压。本文针对新型的自传感磁流变阻尼器(SMRD),利用试验获取其非线性动力特性数据,基于贝叶斯理论建立准确表征其正向和逆向动力学的NARX网络模型,并采用非训练数据验证了正向和逆向动力学模型良好的泛化能力,以适应实时控制应用。进一步,考虑SMRD的非线性力学行为,建立基于SMRD逆向动力学的LQG耗能同位控制策略(i-LQG),开展SMRD阻尼力实时跟踪控制试验验证,并与基于Heaviside函数的LQG控制策略(H-LQG)进行比较分析。试验结果表明,在H-LQG控制确定的开关式电压下,SMRD在前屈服区因零电压摩擦阻尼力的约束存在较大阻尼力跟踪误差,在后屈服区因控制电压频繁跳跃至最大工作值,造成阻尼力跟踪误差超出期望值15-30%;而i-LQG控制下的电压信号连续光滑变化,使得SMRD在后屈服区的阻尼力跟踪误差减小为7-15%,从而验证了SMRD逆向动力学模型的在线预测能力、及其在控制中对SMRD强非线性的有效补偿。此外,由于i-LQG控制下阻尼力实时跟踪能力的改善,受控结构系统阻尼比相比于H-LQG控制时提高了11%。因此,基于SMRD逆向动力学的实时阻尼力跟踪控制能够减小能耗和保证阻尼器使用寿命的同时实现更高效的半主动结构控制。
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