《非線性結構系統隨機最優控制策略與試驗研究》是依託同濟大學，由彭勇波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非線性結構系統隨機最優控制策略與試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭勇波
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從物理隨機最優控制的基本框架出發，發展非線性結構隨機地震反應的最優控制策略和實時子結構試驗模擬系統：研究適用於高維隨機滯回結構系統的時變主動最優控制律算法和具有一致控制效果的時變半主動最優控制律算法；在此基礎上，分析確定性控制方法的基本矛盾和經典隨機最優控制理論的內在缺陷，探討物理隨機最優控制中時滯和量測噪聲對控制效果和外加能量補償（控制出力）的影響，發展魯棒、穩健的非線性結構隨機最優控制策略，包括設計具有樣本相容特性和時滯、量測噪聲禁止特性的機率準則。與理論研究相結合，分析試驗子結構模擬的數值積分算法、時滯和量測噪聲補償與過濾方法，構建高品質的實時子結構試驗模擬系統，真實反映控制裝置的工作性能和非線性隨機動力學特徵，驗證滯回結構系統的隨機最優控制效果。本項目研究將為實現複雜非線性結構系統性態的精細化控制提供理論基礎和技術支持。
結題摘要
強震作用下工程結構非線性隨機動力學分析與最優控制是地震工程防災研究的重要內容。本項目致力於發展魯棒、穩健的非線性結構隨機最優控制策略，在基於物理隨機最優控制理論框架下開展高維隨機滯回結構系統最優多項式控制、結構隨機最優控制樣本相容性及其時滯影響分析、基於磁流變阻尼器隨機動力學的結構半主動隨機最優控制、非平穩隨機地震動（地震動場）建模等工作。主要研究成果有： （1）高維滯回結構系統隨機地震回響最優多項式控制。以隨機地震動作用下具有Bouc-Wen滯回特性的多自由度非線性結構系統為受控對象，開展了最優多項式控制算法研究。研究表明，相比較採用時不變增益矩陣的控制律，考慮每一個時間步位移和速度對增益矩陣影響的控制律能以較小的控制出力獲得較好的控制效果。 （2）結構隨機最優控制樣本相容性與時滯影響分析。研究了基於物理的結構隨機最優控制方法對於結構隨機地震回響控制的樣本相容性，較確定性結構控制方法和經典隨機最優控制方法更穩健。此外，控制系統時滯對控制效率影響顯著，速度反饋增益係數決定了結構系統對時滯的魯棒性。 （3）基於磁流變阻尼器隨機動力學的結構半主動隨機最優控制。通過大規模分子動力學仿真進行了磁流變液懸浮微觀結構行為和動態屈服分析，並結合磁流變阻尼器性能試驗，建立了具有隨機參數的磁流變阻尼器滯回模型，進而發展了考慮磁流變阻尼器出力不確定性的結構半主動隨機最優控制方法。 （4）非平穩隨機地震動（地震動場）建模。提出了相位演化零點時間的概念，理論上僅需一個隨機變數即可獲得吻合良好的地震動記錄模擬結果，同時可以方便地推廣到考慮空間變異性的地震動場建模與工程套用。進而，選取若干地震動記錄進行相位演化零點時間識別，開展了非平穩隨機地震動模擬研究。 結合研究創新點，在國內外核心學術期刊和重要國際學術會議上發表論文29篇（其中，SCI收錄8篇，EI收錄12篇次）；獲授權發明專利2項；協助培養博士研究生1人、碩士研究生3人。
