跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.87) 您好!臺灣時間:2025/02/17 12:42
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:王偉政
研究生(外文):Wei-Cheng Wang
論文名稱:田口遺傳演算法應用在橋樑結構掛載調諧質量阻尼器之強健減震控制之研究
論文名稱(外文):Application of Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm to Robust Vibration Control of Bridge Structures with Tuned Mass Damper Subject to Time-Varying Parameter Perturbations
指導教授:鄭良安
指導教授(外文):Liang-An Zheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:機械與精密工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:調諧質量阻尼器時變參數擾動田口基因遺傳演算法線性矩陣不等式
外文關鍵詞:Tuned Mass Damper (TMD)time-varying parameter perturbationsLQG optimal controlHybrid Taguchi-Genetic Algorithm (HTGA)
相關次數:
  • 被引用被引用:6
  • 點閱點閱:540
  • 評分評分:
  • 下載下載:80
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本文主要是探討橋樑結構上安裝調諧質量阻尼器 (TMD;Tuned Mass Damper)[1],並考慮橋樑具有時變參數擾動時之半主動式強健減震控制。在被動控制方面,首先針對橋樑結構掛載TMD建立數學模型,配合田口基因演算法(HTGA;Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm)求出一组最佳被動式TMD參數,當作被動控制模式;在主動控制方面分為兩個部分,第一部分以LQG設計法配合HTGA,用以搜尋出一組最佳之LQG控制器之權重因子與狀態回授增益及估測器增益;第二部分是利用HTGA以更進一步的搜尋來找出更佳狀態回授增益及估測器增益。對於橋樑結構具有時變參數擾動的情況,文中應用一線性矩陣不等式 (Linear Matrix Inequality)的穩定性條件,來確保橋樑上安裝TMD能達到良好的減震效果並保有強健穩定性。
This thesis studies the robust vibration control of a class of bridge structure with a Tuned Mass Damper (TMD) subject to time-varying parameter perturbations. The bridge structure with a TMD is first mathematically modeled. Then, for the active vibration control, two methods are used to design the state feedback gain matrix and observer gain matrix. One method the LQG optimal control in which the Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm (HTGA) is employed to search the weighting factors and get the state feedback gain matrix and observer gain matrix. The other is directly used the HTGA to searching the state feedback gain matrix and observer gain matrix. And then, a sufficient condition in terms of linear matrix inequalities (LMIs) is employed to guarantee that the resulting control system obtained by either method in the presence of time-varying parameter perturbations is asymptotically stable. Finally, simulation examples are given to demonstrate the use of the design methods. The results show that the HTGA design method can efficiently obtain a robust controller to reduce vibration behavior and keep the bridge structure with a TMD from the possibility of instability caused by time-varying parameter perturbations.
目錄

中文摘要......................................................................................................................Ⅰ
Abstract........................................................................................................................Ⅱ
誌謝..............................................................................................................................Ⅲ
目錄..............................................................................................................................Ⅳ
圖目錄..........................................................................................................................Ⅶ
表目錄..........................................................................................................................Ⅸ

第一章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1 研究動機……………………………………………………………….…1
1.2 文獻回顧………………………………………………………………….2
1.3 研究方法與目的……………………………………………………….....4
1.4 論文架構………………………………………………………………….5

第二章 橋樑結構之為掛載質量調節阻尼器與掛載質量調節阻尼器之動態系統數學模式……………………………………………………………………7
2.1 前言……………………………………………………………………….7
2.2 橋樑基本假設………………………………………………………….....7
2.3 橋樑基本架構…………………………………………………………….8
2.4 橋梁結構之數學模型…………………………………………………...10
2.4.1未掛載調諧質量阻尼器………………………………………….10
2.4.2掛載調諧質量阻尼器………………………………………….....12
2.5橋樑結構之運動方程式………………………………………………....14
2.5.1未掛載質量調節阻尼器之運動方程式……………………….....14
2.5.2掛載質量調節阻尼器之運動方程式………………………….....15
2.6橋樑結構之狀態方程式……………………………………………...….16
2.6.1未掛載質量調節阻尼器之狀態方程式………………...………..16
2.6.2掛載質量調節阻尼器之狀態方程式…………………………….17
2.7控制器與觀測器……………………………………………………...….18
2.8強健控制………………………………………………………………....19

第三章 橋樑結構之未掛載質量調節阻尼器與掛載被動式質量調節阻尼器之震動情形……………………………………………………………………..22
3.1前言……………………………………………………………………....22
3.2橋樑結構未掛載質量調節阻尼器……………………………………....22
3.3橋樑結構掛載被動式質量調節阻尼器之振動控制…………………....27
3.5結果比較………………………………………………………………....31

第四章 橋樑結構掛載TMD之減震控制….…………………………………..…..33
   4.1前言……………………………………………………………………....33
   4.2基因演算法………………………………………………………………33
4.3田口品質工程………………………………………………………...….35
4.4田口基因演算法(HTGA)………………………………………….......…35
  4.4.1基因演算法之實驗參數的設定………………………………….37
  4.4.2基因演算法之編碼與初始族群………………………………….38
4.4.3適應函數設定…………………………………………………….39
4.4.4選擇…………………………………………………………….....40
  4.4.5交配操作………………………………………………………….40
  4.4.6 田口基因演算法(HTGA)的運用………………………………..41
  4.4.7突變操作………………………………………………………….43
  4.4.8終止條件………………………………………………………….44
4.5工程模擬…………………………………………………………………45
4.5.1利用HTGA搜尋LQG最佳控制之權重因子…………………....45
4.5.2用HTGA搜尋最佳控制器與估測器之增益值………………….54
4.5.3結果比較………………………………………………………….61

第五章 結論與未來發展……………………………………………………………63
5.1結論………………………………………………………………………63
5.2未來發展…………………………………………………………………64

參考文獻……………………………………………………………………65
參考文獻
[1] 劉建泯,“使用主動與被動調諧質量阻尼器之橋樑最佳與模糊振動控制”, 碩士論文,國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所 (2005)。
[2] 劉建泯,“調諧質量阻尼器應用於橋樑結構減震之可行性探討”,工程科技與教育學刊,第2卷1期,頁21-28(2005)。
[3] Chou, J. H, Chen, S. H. and Chao, C. H., “Robust stabilization of flexible mechanical systems under noise uncertainties and time-varying parameter perturbations,” Journal of Vibration and Control, 4, 167-185 (1998).
[4] Chen, S. H., Chou, J. H. and Zheng, L. A., “Robust-Kalman-filter-based frequency-shaping optimal active vibration control of uncertain flexible mechanical systems,” The Chinese Journal of Mechanics, Vol.16 (3), pp.349-359(2000).
[5] Tsai, J. T., Liu, T. K. and Chou, J. H., “Hybrid Taguchi-genetic algorithm for global numerical optimization”, IEEE Trans. On Evolutionary Computation, Vol.8(4), pp. 365-377(2004).
[6] 劉東官,何敏蓉,“利用田口實驗及多目標最佳化基因遺傳演算法於控制器參數設計”,第二十屆機械工程研討會論文集,頁71-78(2003)。
[7] Chou, J. H., Chen, S. H. and Zheng, L. A.,“LMI Condition for Robust Stability of Linear System with both Time- Varying Elemental and Norm-Bounded Uncertainties,” Journal of Chinese Institute of Engineers, Vol.26(1), pp. 101-105(2003).
[8] Boyd, S., Ghaoui, L.E., Feron, E., and Balakrishnan.V., Control Theory, SIAM Philadelphia.
[9] Zheng, L. A. , Chen, S. H. and Chou, J. H., “LMI Robust Stability Condition for Linear Systems with Time-Varying Elemental Uncertainties, Norm-Bounded Uncertainties and Delay Perturbations,” JSME International Journal, Series C, Vol. 47(1), pp. 275-279(2004).
[10] 嚴之揚,鄭兆希,“高層建築物主動減震方法”,土木技術,第一卷第三期(1998)。
[11] Fabio, C., Alesandro, D.S. and Emiliano, M., “ Simulation a Conical Tuned Liquid Damper, ” Simulation Modelling Practice & Theory, Vol.11, No5-6, pp. 353-370(2003).
[12] Djajakesukma, S.L., Samali, B. and Nguyen, H., “ Study of a Semi - Active Stiffness Damper nuder Various Earthquake Input, ” Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 31, No. 10, pp. 1757-1776(2002).
[13] Loh, C. H. and Chao, C. H., “ Effectiveness of Active Tuned Mass Damper and Seismic Isolation on Vibration Control of Multi-Storey Building, ” Journal of Sound and Vibration, Vol. 193, No.4, pp.773-792(1996).
[14] Leiphold, H. H. E. and M.Abdel-Rohman, Control of Structures, (1986).
[15] 張荻薇,“日本橋樑先進科技概況”,橋樑新進技術開發與應用(1999)。

[16] 余嶺,王晶,“用調質阻尼器抑制九江橋吊杆風致振動”,長江科學院院報,第十三卷第四期(1996)。
[17] 劉海燕,陳開利,“在既有人行天橋欄杆上設置薄型TMD進行減振”,世界橋樑,No.1, pp.69-73(2004)。
[18] Wang, S. G., Yeh, H. Y. and Roschke P. N., “Robust Control for Structural Systems with Parametric and Unstructured Uncertainties,” Journal of Vibration and Control, 7, pp.753-772.(2001).
[19] Francis, B.A., A course in Control Theory, Springer, New York(1987).
[20] Doyle, J.C., Glover, K., Khargonekar, P.P. and Francis, B.A., “State-Space Solutions to Standard and Control Problems,” IEEE Transactions on Automatic Control, 34, pp. 831-847 (1989).
[21] Holland, J. H., Adaptation in Natural and Artificial Systems, Ann Arbor, MI:The University of Michigan Press (1975).
[22] Holland, J. H. , July, “Genetic Algorithms”, Sci. Am., pp.66-72(1922).
[23] Goldberg D. E., Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Reading, MA:Addison-Wesley (1989).
[24] Jong, D., “Analysis of the behavior of a class of a genetic adaptive system”, Ph. D. Dissertation, The University of Michigan, Ann Arbor (1975).
[25] 尤英和,劉東官,“基於遺傳演算法之連桿軌跡最佳化設計-以六連桿步行馬為例”,碩士論文,國立高雄第一科技大學機械與自動化工程系(2004)。
[26] 吳宗益,劉東官,2002 ,“應用於基因演算法及田口實驗法於模具生產排程系統之研究”,碩士論文,國立高雄第一科技大學機械工程研究所。
[27] 邱元泰,季美秀,“遺傳演算法在排課問題之應用”,碩士論文,國立中山大學數學研究所(2002)。
[28] Taguchi, G., and Chowdhury, S., Robust Engineering, McGraw-Hill, New York(2000).
[29] 陳信宏,田口品質工程上課講義,高雄應用科技大學機械與精密工程所(2004)。
[30] 羅錦興,田口品質工程指引,中國生產力中心。
[31] 蘇朝墩,品質工程,中華民國品質學會,台北市(2002)。
[32] 吳復強,田口品質工程,全威圖書有限公司(2002)。
[33] Meirovitch, L.,”Dynamic and Control of structures,”John Wiley & Sons(1990).
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top