斜拉索减振PID容错控制研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weishaohua1982
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斜拉索是斜拉桥的主要支承体系,由高强钢丝或者特种工程塑料组成,是斜拉桥的主要受力构件之一。斜拉桥的振动危害严重,切实保证斜拉索减振控制过程的可靠性与安全性至关重要。本文基于容错控制理论与先进PID控制方法,开展了基于磁流变阻尼器—斜拉索数学模型的执行器(本文的执行器为磁流变阻尼器)正常及其故障下斜拉索减振容错控制方法研究。泄漏故障是磁流变阻尼器的主要故障形式,而且磁流变液的泄漏不可避免。在课题组生产的新型磁流变阻尼器的基础上,进行了基于泄漏故障下的磁流变阻尼器的力学性能研究。研究发现随着磁流变液泄漏的加重,磁流变阻尼器的最大阻尼力逐渐增大,而且其阻尼力-位移曲线也变得越来越不饱满,活塞速率对阻尼力的影响逐渐减弱。在高磁场强度的情况下,磁流变液在后屈服区发生了剪切稀化现象。为了进行容错控制研究,基于常用的磁流变阻尼器—斜拉索的模型,以宁波市某斜拉索桥主桥C20号索为应用对象,对斜拉索减振模型的矩阵参数进行了数值计算,最终获得了一个矩阵系数确定了的斜拉索减振模型。针对斜拉索减振系统,将阻尼器故障情况下的容错控制问题转换为求解线性矩阵不等式可行性的问题。给出了系统具有稳定性的控制器的设计方法,获得了斜拉索减振系统的LMI内部描述,最后使用LMI工具箱中的求解器求解获得具有稳定性的状态反馈控制器。仿真结果表明斜拉索减振系统在正常或者故障情况下都具有渐近稳定性。将BP神经网络控制算法与传统PID控制相结合,提出了基于BP神经网络PID控制的斜拉索减振控制算法。
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