[发明专利]一种改进的半主动H∞鲁棒控制方法

说明书

本发明涉及一种改进的半主动H_∞鲁棒控制方法。首先，将基于干扰抑制问题的H_∞控制的设计转化为混合灵敏度求解问题，并采用鲁棒控制理论设计一种PSTH_∞鲁棒控制。然后，利用WOA算法对鲁棒控制器的混合灵敏度加权函数进行带约束多目标优化设计，并利用设计好的混合灵敏度H_∞控制器计算闭环控制系统的主动控制力。接着，利用CVL定律作为MR阻尼器控制器，将主动控制力转换成MR阻尼器的控制信号。最后基于MR阻尼器的正向模型，输出实际阻尼力，实现基于MR阻尼器的半主动WOA‑PSTH_∞‑CVL控制。本发明不仅可以克服H_∞控制系统设计的保守性和和对工程经验的依赖性，而且可以精确地计算主动控制力，从而精确控制MR阻尼器的控制信号，达到良好的半主动减振控制效果。

技术领域

本发明涉及半主动控制领域，具体涉及一种改进的半主动H∞鲁棒控制方法。

背景技术

磁流变阻尼器是一种颇具应用前景的智能半主动控制装置，它兼具了主动控制装置的适应性强和被动控制装置的可靠性高等优点，已经成为结构减振领域一个研究热点。为了充分发挥磁流变(MR)阻尼器的优良减震特性，基于它的半主动控制研究仍有待深入。

近年来，H_∞鲁棒控制在MR阻尼器半主动振动控制中的研究受到越来越多的关注。然而，在这些研究中，H_∞控制方法大多侧重于解决鲁棒稳定问题，控制器的设计相对比较保守。此外，在这些控制方法中，受控系统的状态方程一旦确定，H_∞控制的控制律也就随之确定了，因此控制器的设计不够灵活。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改进的半主动H∞鲁棒控制方法，不仅可以克服H_∞控制系统设计的保守性和和对工程经验的依赖性，而且可以更加精确地计算主动控制力，从而精确控制MR阻尼器的控制信号，最终达到良好的半主动减振控制效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改进的半主动H∞鲁棒控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：将基于干扰抑制问题的H_∞控制的设计转化为混合灵敏度求解问题，并构建基于输出反馈的PS/T型混合灵敏度H_∞鲁棒控制器；

步骤S2：利用鲸鱼优化算法对鲁棒控制器的混合灵敏度加权函数进行带约束多目标优化设计，得到优化后的鲁棒控制器；

步骤S3：根据优化后的鲁棒控制器，计算闭环控制系统的主动控制力；

步骤S4：利用限幅电压定律将主动控制力转换成磁流变阻尼器的控制信号；

步骤S5：基于磁流变阻尼器的控制信号，以现象模型作为磁流变阻尼器的正向模型，计算结构减震所需的阻尼力并输出，实现基于MR阻尼器的半主动WOA-PSTH_∞-CVL控制。

进一步的，所述H_∞鲁棒控制器是一个正反馈类型的闭环控制系统，其闭环传递函数可表达为：

其中，S是灵敏度函数，PS是激励d到系统输出y的传递函数；系统输出y不是全状态变量，而是易于测量的加速度响应；T称为补灵敏度函数，是激励d与控制力u之间的传递函数；W_s和W_t是控制系统的混合灵敏度加权函数，分别对PS和T加权；对于所构建的标准受控系统，其输出定义为

其中，z1和z2是评估信号。

进一步的，所述步骤S2具体为：

步骤S21：确定优化目标函数，如下所示：