# 臺灣博碩士論文加值系統

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 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]承受未知持續干擾之強健控制，並考慮橋樑具有時變參數擾動時之半主動式強健減振控制。在被動控制方面，首先針對橋樑結構掛載TMD建立數學模型，配合混合田口基因演算法(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。針對控制模態的主動控制方面分為兩個步驟。步驟一：使用狀態迴授的設計方法，將控制器分為兩部分，一部分由LQ控制或HTGA分別求取狀態迴授控制量，取得控制系統的穩定度，另一部分應用最小範數解求出控制量，以減低未知持續干擾對系統的影響。步驟二：應用Waites估測器以觀測系統狀態與未知持續性干擾。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能達到良好的減振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 Unknown Persistent Disturbance. The bridge structure with a TMD is first mathematically modeled. Then. Ative vibration control of the controlled mode, the control input is divided into two parts: one is obtained from the optimal LQ method or Hybrid Taguchi-Genetic Algorithm (HTGA) that is responsible for primary stabilization, the other is derived From the minimum norm solution to attenuate the effect of the persistent disturbance. The states of controlled dynamaics and unknown disturbance are estimated by a Waites Estimator in which the estimate gain matrix can be obtained by Pole Placement or HTGA. 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.
 目錄中文摘要......................................................................................................................ⅠAbstract........................................................................................................................Ⅱ誌謝..............................................................................................................................Ⅲ目錄..............................................................................................................................Ⅳ圖目錄..........................................................................................................................Ⅶ第一章 緒論………………………………………………………………....…………11.1 研究動機…………………………………………………………....…….…11.2 文獻回顧…………………………………………………………....……….21.3 論文架構………………………………………………………....………….5第二章 橋樑結構未掛載TMD與掛載TMD之動態系統數學模式…..…….....…….62.1 介紹………………………………………………………....……………….6 2.2 橋樑基本假設………………………………………....………………….....6 2.3 橋樑基本架構…………………………………....………………………….72.4 橋梁結構之數學模型…………………………………....……………….....8 2.4.1未掛載TMD…………..................………….....……………………...8 2.4.2掛載TMD…………..................…………….....………………….....102.5橋樑結構之運動方程式與狀態方程式……………....……………………13 2.5.1未掛載TMD之運動方程式與狀態方程式…......................……….13 2.5.2掛載TMD之運動方程式與狀態方程式………..................……….16第三章　 橋樑結構未掛載TMD與掛載被動式TMD承受持續未知干擾之震盪情形…………………………………………………………………………....213.1前言…………………………………………………………………….........213.2橋樑結構未掛載TMD之震盪情形….…………..................…………........213.3橋樑結構掛載被動式TMD之震盪情形……………..................…….........233.4結果比較……………………………………………………………….........26第四章 橋樑系統之干擾排除法則與最佳化設計.....................................................27　　　4.1前言……………………………………………………………..…………...27　　　4.2干擾排除法則……………………………………………..………………...28　　　4.3 Waites估測器……………………………………………….……………....31　　　4.4強健干擾排除控制……………………………………….…………………36　　　4.5基因演算法……………………………………………..…………………...384.6田口法…………………………............………………..……………...........404.7混合田口基因演算法(HTGA)……....………………..…………….......…..40　　4.7.1基因演算法之實驗參數的設定…………………..…………………42　　4.7.2基因演算法之編碼與初始族群…………………..…………………434.7.3適應函數設定……………………………………..…………………444.7.4選擇…………………………………………..…………………........45　　4.7.5交配操作……………………………………..………………………46　　4.7.6混合田口基因演算法(HTGA)的運用................................................474.7.7突變操作…………………………………………………..…………47　　　　　4.7.8終止條件…………………………………………………..…………48第五章 未知持續性干擾針對橋樑結構掛載TMD之最佳化減震控制….……….505.1工程模擬……………………………………………………………..……...505.2利用LQ控制法之權重矩陣………………………………………….…….505.3利用HTGA收尋最佳控制器與估測器之增益值……………………..…...555.4結果比較………………………………………………………………..…...60第六章 結論與未來發展.............................................................................................62 6.1結論…………………………………………………………………..….......626.2未來發展………………………………………………………………….....63參考文獻…………………………………………………………………….....64
 [1]　劉建泯，2005，“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。[2] 劉建泯，2005，“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。[3] Johnson, C. D., 1976, “Theory of disturbance accommodating control”, in Control and Dynamic Systems, Vol. 12, 387.[4] Savkin A. V. and Petersen, I. R., 1995, “Robust control with rejection of harmonic disturbances”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 40, No. 11, 1968-1971.[5] Lee, Y. J., Balas, M. J. and Waites, H., 1995, “Disturbance accommodating control for completely unknown persistent disturbances”, Proceedings of American Control Conference, Seattle, Washington, USA, 1463-1468.[6] Chou, J. H., S. H. Chen and C. H. Chao, 1998, “Robust stabilization of flexible mechanical systems under noise uncertainties and time-varying parameter perturbations”, Journal of Vibration and Control, Vol.4, pp.167-185.[7] Chen, S. H., J. H. Chou and L. A. Zheng, 2000, “Robust Kalman-filter-based frequency-shaping optimal active vibration control of uncertain flexible mechanical systems,” The Chinese Journal of Mechanics, Vol.16, pp.349-359.[8] Zheng, L. A., Chen, S. H., and Chou, J. H., 2002, "Robust frequency-shaping optimal active vibration control of uncertain flexible mechanical systems with persistent excitation," The Chinese Journal of Mechanics-Series A, Vol. 18, No. 4, pp. 163-171.[9] Chou, J. H, Chen, S. H. and Chao, C. H., 1998, “Robust stabilization of flexible mechanical systems under noise uncertainties and time-varying parameter perturbations,” Journal of Vibration and Control, 4, 167-185.[10] Chen, S. H., Chou, J. H. and Zheng, L. A., 2004,“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.[11] Tsai, J. T., Liu, T. K. and Chou, J. H., 2004, “Hybrid Taguchi-genetic algorithm for global numerical optimization”, IEEE Trans. On Evolutionary Computation, Vol.8(4), pp. 365-377.[12] Meirovitch, L., 1990, Dynamic and control of structures, John Wiley & Sons.[13] Ogata, K., 1990, Modern control engineering, Prentice-Hall.[14] Lee, Y. J., Balas, M. J. and Waites, H., 1995, “Disturbance accommodating control for completely unknown persistent disturbances”, Proceedings of American Control Conference, Seattle, Washington, USA, 1463-1468.[15] Chou, J. H., Chen, S. H. and Zheng, L. A., 2003, “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.[16] Boyd, S., Ghaoui, L.E., Feron, E., and Balakrishnan.V., Control Theory, SIAM Philadelphia.[17] Zheng, L. A. , Chen, S. H. and Chou, J. H., 2004, “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.[18] 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)。[19] 余嶺，王晶，1996，“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。[20] 劉海燕，陳開利，2004，“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。[21] Luenberger, D., 1971, “An Introduction to Observers”, IEEE Trans. Automatic Control, Vol. AC-16, PP.596-603.[22] Wang, S. G., Yeh, H. Y. and Roschke P. N., 2001, “Robust Control for Structural Systems with Parametric and Unstructured Uncertainties,” Journal of Vibration and Control, 7, pp.753-772.[23] Doyle, J.C., Glover, K., Khargonekar, P.P. and Francis, B.A., 1989, “State-Space Solutions to Standard and Control Problems,” IEEE Transactions on Automatic Control, 34, pp. 831-847 .[24] Holland, J. H., 1975, Adaptation in Natural and Artificial Systems, Ann Arbor, MI：The University of Michigan Press .[25] Goldberg D. E., 1989, Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Reading, MA：Addison-Wesley .[26] Jong, D., 1975, “Analysis of the behavior of a class of a genetic adaptive system”, Ph. D. Dissertation, The University of Michigan, Ann Arbor .[27] 尤英和，劉東官，2004，“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。[28] 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。[29] 邱元泰，季美秀，2002，“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。[30] Taguchi, G., and Chowdhury, S.,　2004, Robust Engineering, McGraw-Hill, New York.[31] 陳信宏，2004，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。[32] 羅錦興，田口品質工程指引，中國生產力中心。[33] 蘇朝墩，2002，品質工程，中華民國品質學會，台北市。[34] 吳復強，2002，田口品質工程，全威圖書有限公司。[35] 王偉政，2006，“田口遺傳演算法應用在橋樑結構掛載調節質量阻尼器之強健穩定減震控制之研究”，碩士論文，國立高雄應用科技大學機械與精密工程所。[36] 陳詠升，2005，“多自由度振動系統在時變不確定量及未知持續干擾下之主動式控制研究”，碩士論文，國立高雄應用科技大學機械與精密工程所。[37] 陳建志，2006，“具有完整設計之不確定性撓性機械系統的強健-最佳主動式振動控制”，碩士論文，國立高雄應用科技大學機械與精密工程所。
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 1 具有完整性設計之不確定撓性機械系統的強健-最佳主動式振動控制 2 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 3 多自由度振動系統在時變不確定量及未知持續性干擾下之主動式控制研究 4 具時變不確定量多自由度機械系統之H∞振動控制

 1 翁明賢，2003，〈我國國防戰略前瞻規畫〉，《新世紀智庫論壇》，第21期。 2 彭錦珍，2004，〈資訊時代中共國防現代化之研究-解放軍信息戰發展及其對台海安全之衝擊〉，《復興崗學報》，82期（12月），頁187-218。 3 張隆義，1999，〈從安保觀點看冷戰後日本對中共政策〉，《問題與研究》，第38卷，第1期（1月），頁1-16 4 張友驊，1999，〈戰和兩難的抉擇：台灣軍事現代化的困境與前景〉《思與言》，第37卷，第4期（12月），頁59-146。 5 郭昭佑，2001，〈教育評鑑指標建構方法探究〉，《國教學報》，第13期（11月），頁251-278。 6 莫大華、程挽華，2005，「美國國防部文職人員人事制度新法改革—「國家安全人事制度法」的建立」，《復興崗學報》，第83期(6月)，頁33-55。 7 周慶安，2002，〈美艦訪港見証中美關係陰晴〉，《亞洲週刊》，第16卷20期（5月），頁28-29。 8 莫大華，1998，〈中共「軍事事務革命」之分析－資訊戰爭的探討〉，《中國大陸研究》，第41卷11期（11月），頁45-56。 9 林正義，2002，〈美中台新形勢下的台海安全戰略〉，《新世紀智庫論壇》，第20期（12月），頁27-43。 10 林勤經，2003，〈兩岸資訊戰力之比較〉，《軍事家--全球防衛雜誌》，第187期(3月)，頁68-73。 11 吳自立，2004，論兩岸軍力平衡評估要素，《國防政策評論》，第4卷4期（夏季），頁84-110 12 曾慶華，2002，〈中共「軍事事務革命」的觀點與特色〉，《中華戰略學刊》，夏季號，(4月)，頁23-60。 13 范長康，2005，〈資訊社會之必要資通訊環境〉《資訊社會評論》，第1期(12月)，頁42-46。 14 任宜明，2002，〈如何精進我國聯合作戰的能力：空軍的觀點〉《國防政策評論》，第2卷，第4期（夏季號），頁56-76。 15 石吉雄，2004，〈嚇阻中國的現實與可行性：重新檢測嚇阻在台灣國防上的意義〉，《國防政策評論》，第5卷1期，（秋季），頁22-50。

 1 TMD 應用於橋梁受車輛與地震載重之減振研究 2 複合式阻尼器在結構減震與波能收集優化之研究 3 應用黏彈性諧調質量阻尼器(VE-TMD)控制高科技廠房樓版高頻微振動之分析與試驗 4 應用TMD控制高科技廠房樓板振動之研究 5 製藥產業藥品通過核准上市宣告效果之研究 6 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 7 探討消費者的搜尋動機、搜尋成本與搜尋效率對網路上資訊蒐尋行為之影響 8 大腸桿菌醱酵生產盤尼西林G醯胺酵素代謝工程之研究 9 以行星式研磨方式進行光學元件製作之探討 10 透輝石相玻璃陶瓷微波介電特性改善研究—添加陶瓷粉體與電極共燒 11 非接觸式激振系統於主軸剛性量測之應用 12 內含鋼柱圓弧滾動諧調液柱阻尼器之減振研究 13 Inconel 718 銑削參數最佳化 14 軌道振動及其隔振系統減振效果之預估與實測比對 15 含末端炔Benzoxazine：合成、硬化及熱性質的探討

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