SGER: Reliability-Based Control Algorithms for Semi-Active and Regenerative Systems with Application to Civil Engineering

SGER:基于可靠性的半主动和再生系统控制算法及其在土木工程中的应用

基本信息

  • 批准号:
    0505887
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-12-15 至 2006-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project SummaryThe ultimate goal of this project is the development of advanced semi-active and regenerative control strategies for civil engineering applications. In order for such control technologies to gain wider acceptance by practitioners in civil engineering, it must first be shown that the investment associated with the design and installation of such devices is justified by consistent improvement in structural reliability, in comparison to simpler and less costly systems. The results of this research provide a rigorous method by which controllers may be designed for optimal reliability during extreme seismic events. Thus, the fundamental contribution of this work is a controller design tool which yields a clear assessment of the "best possible" reliability achievable with a given control device, as well as the control law which achieves it. The exploratory research proposed herein constitutes the first step toward a full research investigation in this area. The controller design methodologies developed in this research differ from other existing approaches in that they incorporate reliability assessment directly into the control system design optimization. This new approach represents a significant step toward understanding of the extent to which these mechatronic systems may be used to enhance the reliability of structures. Because of the fundamentally nonlinear nature of this problem, the mathematics are formidable. This research is also the first study to simultaneously treat semi-active and regenerative systems in a unified, analytical framework. The development of a systematic reliability-based foundation for evaluation of the performance of semi-active and regenerative control systems opens the door for application of this technology to many new areas. This will lead to improved control strategies for a wide range of systems for which reliability is of importance. This research will provide a basis for quantitatively evaluating the benefits of use of structural response control taking into account economic considerations. The results of this research will also lead to fundamental changes in the way structural analysis and control is understood taught in civil engineering courses, thereby leading to greater integration of mechatronics into this field.
项目摘要该项目的最终目标是为土木工程应用开发先进的半主动和再生控制策略。 为了使此类控制技术获得土木工程从业者的更广泛接受,必须首先证明与更简单和成本更低的系统相比,通过结构可靠性的持续改进来证明与此类设备的设计和安装相关的投资是合理的。这项研究的结果提供了一种严格的方法,通过该方法可以设计控制器以在极端地震事件期间实现最佳可靠性。 因此,这项工作的根本贡献是控制器设计工具,它可以对给定控制设备可实现的“最佳可能”可靠性以及实现它的控制律进行清晰的评估。 本文提出的探索性研究构成了该领域全面研究调查的第一步。本研究中开发的控制器设计方法与其他现有方法的不同之处在于,它们将可靠性评估直接纳入控制系统设计优化中。这种新方法代表着在理解这些机电一体化系统可在多大程度上用于增强结构的可靠性方面迈出了重要一步。由于该问题本质上是非线性的,因此数学计算非常困难。这项研究也是第一项在统一的分析框架中同时处理半主动和再生系统的研究。 用于评估半主动和再生控制系统性能的基于系统可靠性的基础的开发为该技术在许多新领域的应用打开了大门。这将改进各种可靠性至关重要的系统的控制策略。 这项研究将为定量评估考虑经济因素的结构响应控制的效益提供基础。这项研究的结果还将导致土木工程课程中结构分析和控制的理解方式发生根本性变化,从而导致机电一体化更大程度地融入该领域。

项目成果

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