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AMD控制系统状态构建与鲁棒控制器设计

AMD控制系统状态构建与鲁棒控制器设计

作者：陈朝骏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在高层建筑结构主动质量阻尼器(Active Mass Damper/Driver,AMD)设计中,如何降低计算耗时的影响,并基于更易于测量的反馈信号,设计能考虑结构不确定性的AMD控制系统仍是目前工程应用的重难点。当前,AMD控制系统仍存在以下问题:当对被控... 详细信息

在高层建筑结构主动质量阻尼器(Active Mass Damper/Driver,AMD)设计中,如何降低计算耗时的影响,并基于更易于测量的反馈信号,设计能考虑结构不确定性的AMD控制系统仍是目前工程应用的重难点。当前,AMD控制系统仍存在以下问题:当对被控结构模型作减维处理时,直接舍弃系统较小特征值对应的结构信息,将造成减维过程的精度降低;结构的加速度测量信号较位移速度而言更易得到,如何保证基于加速度实测信号反馈控制器的准确性;结构存在着不确定性因素,如结构的刚度、质量等,将降低系统的控制效果。基于此,本文开展以下的研究工作:针对结构减维过程精度降低的问题,本文基于均衡截断法以及极点配置方法提出了新的低维控制器设计方法,该方法考虑舍弃的结构高阶信息,包括原结构的高阶频率、高阶阻尼比以及高阶振型模态等。以十层框架结构为算例,分析了低维模型对AMD控制系统性能的影响。最后搭建了四层框架模型的AMD控制试验系统,验证了上述数值分析结论的正确性。针对控制系统对传感器数量依赖性过大的问题,本文推导了系统的状态估计矩阵,再基于估计的加速度响应进行反馈控制,提出了基于部分楼层加速度响应的状态观测器设计方法。本文基于该方法,分析了传感器数量及其布置形式对AMD控制系统性能的影响。最后通过十层框架结构的数值模拟以及四层框架模型的试验验证,分析所得结论的正确性。针对结构模型参数具有不确定性的鲁棒控制问题,本文将线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequation,LMI)技术与区域极点配置算法相结合,推导出考虑结构参数不确定性的线性矩阵不等式,并寻找一个合适的区域进行闭环系统的极点配置,提出了基于区域极点配置算法的鲁棒控制器设计方法。通过十层框架结构的数值模拟以及四层框架模型的试验验证,将该鲁棒控制器与精确极点配置控制器进行对比,研究表明,前者具有更好的有效性和鲁棒性。本文以改善京基100大厦AMD控制系统的性能为目的,在进行控制系统的设计时,运用考虑结构高阶振型信息的AMD低维控制器设计方法、基于部分楼层加速度响应的状态观测器设计方法及基于区域极点配置的鲁棒控制器设计方法。通过分析确定了京基100大厦合适的减维维数、加速度传感器数量及布置方式等重要参数,并设计了相应的鲁棒控制器。

关键词： AMD控制系统均衡截断极点配置状态观测 LMI 鲁棒控制

考虑CSI效应的AMD控制系统构建及其时变时滞补偿

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振动工程学报 2018年第1期31卷 20-29页

作者：陈朝骏李祚华滕军幸厚冰哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 福建工程学院土木工程学院福建福州350118 中国建筑第四工程局有限公司华南公司广东广州510660

由于AMD控制系统与结构之间存在着相互作用CSI(control-structure interaction),造成了以惯性质量为支撑点向被控结构施加的控制力不等于理论的最优控制力,即施加的控制力将有所滞后。为此,针对AMD控制系统建立了不计CSI效应、计低阶CS... 详细信息

由于AMD控制系统与结构之间存在着相互作用CSI(control-structure interaction),造成了以惯性质量为支撑点向被控结构施加的控制力不等于理论的最优控制力,即施加的控制力将有所滞后。为此,针对AMD控制系统建立了不计CSI效应、计低阶CSI效应和同时计低、高阶CSI效应的三种数学模型,经分析表明了计低、高阶CSI效应对AMD控制系统的影响最大,进而确定了由CSI效应造成的时变时滞的范围。针对某4层钢框架实验系统,基于保性能算法设计了相应的时变时滞补偿控制器,以系统控制效果、AMD控制力及行程为指标,对比了有无时滞的两种控制系统的性能,结果表明在较大的时变时滞的影响下,此控制算法依旧具有良好的控制效果以及稳定的控制参数。

关键词：振动控制高柔结构 AMD控制系统时变时滞保性能控制

区域极点配置的状态反馈控制在高柔结构中的应用

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振动工程学报 2018年第2期31卷 265-275页

作者：李祚华陈朝骏滕军幸厚冰哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 福建工程学院土木工程学院福建福州350118 中国建筑第四工程局有限公司华南公司广东广州510660

AMD控制系统中被控结构一般采用简化的计算模型,导致不确定性因素的存在,包括高柔结构的质量以及刚度的偏差,将影响控制器设计的准确性,而发展高柔结构的鲁棒AMD控制策略对土木工程的结构振动控制具有重要的理论价值和工程应用前景。基... 详细信息

AMD控制系统中被控结构一般采用简化的计算模型,导致不确定性因素的存在,包括高柔结构的质量以及刚度的偏差,将影响控制器设计的准确性,而发展高柔结构的鲁棒AMD控制策略对土木工程的结构振动控制具有重要的理论价值和工程应用前景。基于区域极点配置算法设计了相应的鲁棒AMD控制器,在控制增益的计算过程中考虑不确定结构参数对计算模型精度的不利影响,以此提高了系统的稳定性。以10层结构为数值分析对象,以控制效果、AMD控制参数为指标,将所提出的控制器与基于经典极点配置算法的常规控制器进行性能对比,分析结果表明:对于含有较大不确定性的结构模型,所提出的控制方法具有更良好的控制效果以及稳定的控制参数;最后以4层框架试验模型的AMD控制系统为实例,验证上述数值分析结论的正确性。

关键词：高柔结构 AMD控制系统区域极点配置线性矩阵不等式不确定结构参数

高层结构基于稳定极限状态的整体抗震可靠度分析及应用

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建筑结构 2024年第20期54卷 43-47页

作者：马炎青李祚华陈朝骏滕军深圳市华阳国际工程设计股份有限公司深圳518045 哈尔滨工业大学(深圳) 深圳518055 深圳中固建筑集团有限公司深圳518010

对于高层建筑结构,重力二阶效应对结构稳定性的不利影响显著。建立了基于等效刚重比退化率的整体稳定能力极限状态方程,提出了基于随机响应面法的整体抗震可靠度分析方法。以框架-核心筒结构为例进行整体稳定能力极限状态抗震可靠度分析... 详细信息

对于高层建筑结构,重力二阶效应对结构稳定性的不利影响显著。建立了基于等效刚重比退化率的整体稳定能力极限状态方程,提出了基于随机响应面法的整体抗震可靠度分析方法。以框架-核心筒结构为例进行整体稳定能力极限状态抗震可靠度分析,并与当前设计规范相适应的变形能力抗震可靠度分析结果进行对比。结果表明:整体稳定能力抗震可靠度指标可以有效地评估结构的抗震可靠性,与变形能力抗震可靠度指标具有较好的一致性。考虑材料强度和地震作用随机性,提出的方法可应用于高层建筑设计结构方案比选、既有高层结构的可靠性鉴定分析以及对加固方案有效性的评估。

关键词：高层结构抗震可靠度稳定能力极限状态等效刚重比退化率变形能力极限状态随机响应面法

形状记忆合金辅助索-简化索网模型振动特性的数值模拟及试验研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2014年第1期33卷 8-11页

作者：周海俊陈朝骏杨夏林焙淳深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

采用有限元软件建立了形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)辅助索-简化索网系统模型,该简化索网模型由两根平行的拉索和一根SMA辅助索所组成。由数值模拟得到的简化索网模型的自由振动时程曲线,计算得到振动模态阻尼比,分析了索... 详细信息

采用有限元软件建立了形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)辅助索-简化索网系统模型,该简化索网模型由两根平行的拉索和一根SMA辅助索所组成。由数值模拟得到的简化索网模型的自由振动时程曲线,计算得到振动模态阻尼比,分析了索网系统的振动特性。研究了SMA辅助索连接与普通钢绞线辅助索两种不同连接方式对索网系统阻尼的影响,结果表明:SMA辅助索的减振效果是比普通钢丝辅助索要好。对比数值模拟结果与模型实验结果,发现两者吻合良好。

关键词：形状记忆合金辅助索索网模态阻尼比有限元方法

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中西医结合诊疗早期胃癌的研究进展

世界复合医学 2023年第11期9卷 192-195页

作者：陈朝骏葛飞飞刘军序山东大学齐鲁医学院山东济南250000 蚌埠市中医医院儿科安徽蚌埠233000

本文从早期胃癌的流行病学着手,综述归纳了早期胃癌发生的致病因素、诊断方式及治疗方法,旨在通过中西医联合研究分析出早期胃癌的发生、发展的规律,从而做到早发现、早诊断、早治疗,以达到提高患者远期生存率的目的。

关键词：早期胃癌筛查早诊断

双振荡场空间分离对真空中电子-正电子对产生的影响研究

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物理学报 2025年

作者：赵文呈江淼徐妙华李英骏中国矿业大学(北京)理学院中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

当两个次临界振荡场在空间上发生交叠时,可以高效促进真空中正负电子对的产生.本研究旨在探究两场在交叠方向上的间距变化对电子对产生的影响.模拟结果显示,随着间距的增大,产率逐渐降低.通过对不同频率组合的比较,还发现空间分离时产... 详细信息

当两个次临界振荡场在空间上发生交叠时,可以高效促进真空中正负电子对的产生.本研究旨在探究两场在交叠方向上的间距变化对电子对产生的影响.模拟结果显示,随着间距的增大,产率逐渐降低.通过对不同频率组合的比较,还发现空间分离时产率的变化快慢与频率组合密切相关.此外,在间距变化时,电子能谱结构的变化也表现出不同的特征.通过结合粒子跃迁能量分布概率对能谱图的结构进行了详细分析,发现高阶跃迁概率随距离增加的衰减速度大于低阶跃迁.此外,随着间距的增大,两个组合场共同作用的多光子效应逐渐减弱,而单个场通过多光子效应产生正负电子对的概率则逐渐增强.上述结果和规律均得到了很好的解释,它帮助我们更深入地理解空间局域化对电子对产生的影响,并对实验设计提供一定的指导.

关键词：粒子对产生多光子效应计算量子场论

基于风廓线雷达的四川盆地西部强降水过程风场特征

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高原气象 2025年第1期44卷 240-252页

作者：胡迪谢晓林陈朝平周秋雪四川省气象台四川成都610072 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室四川成都610072 四川省气象探测数据中心四川成都610072

根据暖区暴雨的分型(西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型),选取四类天气背景下四川盆地西部(成都地区)的暴雨过程,利用风廓线雷达新资料,详细分析了青藏高原-四川盆地特殊地形下,不同类型暖区暴雨中典型强降水发生、发... 详细信息

根据暖区暴雨的分型(西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型),选取四类天气背景下四川盆地西部(成都地区)的暴雨过程,利用风廓线雷达新资料,详细分析了青藏高原-四川盆地特殊地形下,不同类型暖区暴雨中典型强降水发生、发展时的风廓线特征。研究表明:(1)风廓线雷达资料可以很清楚地表现出对流层及边界层存在的中小尺度系统,不同类型强降水过程的风场演变特征同特殊地形与区域环流及天气系统的相互作用密切相关,除副高边缘型外,其他三种类型暖区暴雨典型过程发生前或发生时都出现了边界层东北风或偏东风;(2)垂直速度变化梯度大,直观地体现了这几次过程时间短、对流强的特征,降水开始后,向下的垂直速度明显减弱甚至转向的突变时期,代表气层中上升运动的明显增强,这种垂直速度的突变对于强降水的预测有指示意义;(3)垂直速度极值在强降水发生前或发生时会明显增大,并伴随有极值层降低的现象,水平风速极值和极值层有同步的增减趋势,大部分强降水过程发生前,中层都出现了中尺度急流,并伴随急流层的降低;(4)在这四种类型的暴雨过程中都有低空急流的参与,其中副高边缘型和西南涡型暴雨过程中,低空急流指数第一次增大都对降水的开始有1~2 h的预报提前量,而在东南风型和西南涡型过程中低空急流指数的突增预示了降水强度的增大。

关键词：风廓线雷达强降水低空急流暖区暴雨

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基于表面等离激元共振的液体活检技术研究进展

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中国激光 2025年

作者：曹健荣李法君王秀琦朱锦锋徐国兵潘思骏厦门大学柔性电子(未来技术)研究院传染病疫苗研发全国重点实验室翔安创新实验室厦门大学电子科学与技术学院福建医科大学附属协和医院胸外科胸心外科福建省高校重点实验室(福建医科大学) 福建省胸部肿瘤临床医学研究中心胸外科国家临床重点专科

随着精准医学的迅速发展，液体活检技术正逐渐成为疾病筛查、诊断和监测的重要工具。通过分析体液中的循环生物标志物，如细胞外囊泡、循环游离核酸、蛋白质、代谢物和循环肿瘤细胞，液体活检不仅提供了一种无创的疾病检测手段，还能实... 详细信息

随着精准医学的迅速发展，液体活检技术正逐渐成为疾病筛查、诊断和监测的重要工具。通过分析体液中的循环生物标志物，如细胞外囊泡、循环游离核酸、蛋白质、代谢物和循环肿瘤细胞，液体活检不仅提供了一种无创的疾病检测手段，还能实现对疾病进展的实时监测。在众多液体活检技术中，表面等离激元共振（SPR）技术因其响应速度快、检测灵敏度高、实时监测能力强、多模态检测特性以及微纳结构的可调性，展现出显著的应用潜力。本文综述了基于SPR的液体活检技术的最新研究进展，系统分析了其技术原理及其在循环生物标志物检测中的应用，特别关注细胞外囊泡这一新兴领域，并深入探讨了当前技术面临的挑战与未来发展趋势。

关键词：表面等离激元共振液体活检精准诊疗循环生物标志物细胞外囊泡