基于噪声观测非线性系统随机振动的最优控制
作者单位：浙江大学航空航天学院力学系
会议名称：《中国力学大会（CCTAM2019）》
会议日期：2019年
学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）]
基 金：国家自然科学基金项目(11572279 11432012)
关 键 词：非线性系统 随机激励 观测噪声 最优振动控制 推广的Kalman滤波 随机动态规划 车辆系统 磁流变阻尼器
摘 要：工程结构例如车辆工作状态的随机振动水平是评估其动力学性能的重要指标,该振动对于结构的工作性能具有极其重要的影响,因此必需进行结构随机振动控制。结构受强随机激励或本身构造特性常常产生非线性振动,例如特殊类重型多轴车辆,其悬架采用斜杆转动方式支承,从而导致结构振动的几何强非线性。最优振动控制是基于动态过程最优性的一个理想控制方法,但其反馈控制律依赖于结构即时状态,而状态观测不可避免地包含测量噪声,因此基于噪声观测非线性结构系统随机振动的最优控制是一个切实的重要问题。本文介绍该基于噪声观测非线性系统随机振动最优控制的一个理论方法及其应用,首先通过拉格朗日方程建立车辆控制系统模型的非线性运动微分方程,再转为非线性随机耦合振动方程,同时建立包含测量噪声的系统观测方程,组成部分可观系统的非线性随机系统的控制问题;根据推广的Kalman滤波方法得到估计状态的非线性随机系统方程,然后转化为最优估计非线性随机系统的控制问题,再根据随机动态规划原理建立HJB方程,确定对于估计状态的最优控制律,并对于控制有界性确定最优有界控制律;对于具有噪声观测的采用磁流变阻尼器控制的两自由度非线性车辆系统随机最优控制问题,结合运用推广的Kalman滤波方法与随机动态规划原理,并考虑控制力的有界性,按照上述方法得到对于系统估计状态的最优有界控制律,通过半主动控制与未控系统响应统计的比较说明控制效果。