随机地震激励系统磁流变阻尼最优控制的方法

摘要

本发明公开了一种随机地震激励系统磁流变阻尼最优控制的方法，其根据随机地震激励结构控制系统，采用具有两步优化特征的物理随机最优控制策略进行主动最优控制设计；采用系统二阶统计量评价准则进行主动最优控制增益设计，得到最优的控制律参数，由此确定用于磁流变阻尼最优控制系统设计的目标主动最优控制力；以跟踪实现目标主动最优控制力为控制准则，采用限界Hrovat半主动随机控制策略进行磁流变阻尼控制设计。本发明基于概率密度演化理论框架，突破了以Ito随机微分方程描述动力系统的经典随机最优控制的藩篱，为半主动随机最优控制开辟了新的道路。

主权项

1.一种随机地震激励系统磁流变阻尼最优控制的方法，其特征在于：其包括以下步骤：1）根据随机地震激励结构控制系统，采用具有两步优化特征的物理随机最优控制策略进行主动最优控制设计；2）采用系统二阶统计量评价准则进行主动最优控制增益设计，得到最优的控制律参数，由此确定用于磁流变阻尼最优控制系统设计的目标主动最优控制力；3）以跟踪实现目标主动最优控制力为控制准则，采用限界Hrovat半主动随机控制策略进行磁流变阻尼控制设计，所述两步优化：一是对于随机参数Θ的每一个实现样本θ，通过性能泛函的最小化，建立控制律参数集合与控制增益集合之间的映射关系；二是根据目标性态，优化控制增益，确定最优的控制律参数；所述限界Hrovat半主动随机控制策略为：根据限界Hrovat控制算法，建立磁流变阻尼装置控制力的分量表达式，根据携带概率信息的样本关于位移、加速度、黏滞阻尼系数、库伦力与主动控制力的关系，结合最小二乘拟合曲线，获得磁流变液阻尼器的最优设计参数；所述性能泛函为随机过程：$J(Z,U,\Theta ,t)=\frac{1}{2}{Z}^T\left(t_f\right)P\left(t_f\right)Z\left(t_f\right)+\frac{1}{2}{\int }_{t_0}^{t_f}\text{[}{Z}^T\left(t\right)\text{QZ}\left(t\right)\text{+}{U}^T\left(t\right)\text{RU}\left(t\right)\text{]dt}$其中，U(t)为依赖于状态量；Z(t)的控制力向量；Q为半正定的状态权矩阵；R为正定的控制力权矩阵；P(t)为Riccati矩阵；所述性能泛函最小化极值，根据Pontryagin极大值原理构造Euler-Lagrange随机微分方程组，或者根据最优性原理推导Hamilton-Jacobi-Bellman方程求解；所述系统二阶统计量评价准则为：即在给定约束条件下，式中，为评价量的等价极值向量；为约束量的等价极值向量；为阈值；上标符号“～”表示等价极值向量或等价极值过程；F[·]为分位值函数，表征置信水平。