文档介绍：应对地震滑模和PID控制结构体系 Rahmi Guclu
耶尔迪兹技术大学, 机械工程系, 贝西克塔斯, 伊斯坦布尔土耳其
收到年 11 月 23 日 ; 接收年 12 月 26 日
概要
在这项研究中, 非连接式不休强大滑动模式控制器（SMC）和百分比积分微分（PID）控制器, 分别设计考虑多度自由度结构体系对地震活跃地震控制装置。因为PID控制方法, 能够很轻易地应用, 并是众所周知, 它在控制应用中含相关键地位。但这种方法对参数改变不敏感。一个SMC优点是它坚固性和能力处理该系统非线性特征。模拟系统含有四个自由度。结构系统模拟对地面运动（MW= ）, 1999年8月17日在土耳其马尔马拉地震。地面运动基础上行事。 PID和滑模控制器设计, 以抑制建筑物振动。因为地震发生在一楼关键作用, 控制器被划归。在研究结束时, 对第一层和顶层位移时间历程, 不受控制控制结构和控制电压频率响应和结果进行了讨论。
1. 介绍
最近, 结构振动控制水平快速提升, 不管是在理论和实践。隔振橡胶支座是被动振动控制最流行方法之一。在输入地震情况下, 如那些由橡胶和钢板隔震装置已被用于[1,2]。另外, 半主动振动方法进行了研究, 在以前部分工程。吉田和不二雄施加半主动控制方法, 对基础振动控制[3], 其中粘性阻尼系数改变。以地震引发振动隔离结构, 研究人员已计划使用主动控制器。 Fukushima等人。开发主动 - 被动复合调谐质量阻尼器, 它目标是降低高楼大厦因风和地震引发振动[4]。因为建筑物不确定性和系统参数不恒定, 鲁棒控制方法提供主动式控制结构[5-8]。
滑模控制是由Emelyanov[9]在苏联首次提出。开创者Utkin论文大部分和研究[10]相关。电磁力源和传感器改善使其更有可能。曹丹介绍滑模控制中应用, 电磁感应悬挂系统稳定, 和试验结果[11]。除非阻止, 连接式机械部件造成损害。 Sabanovic连接式自由滑动模式应用[12]提出了一个有效方法。土木结构滑模控制首批应用之一是因为杨等人。 [13,14]。因为实际建筑含有非线性特征, 这种方法已经取得了更多重视[15,16]。 Yagiz提出ATMD结构体系应用滑模控制[17]。
这项研究目标是应用PID控制和结构系统和非抖振滑模控制比较结果。在这项研究中, 地震地面运动被用来输入到现实建筑。这次地震运动生产采取1999年8月17日发生于土耳其并造成30万人死亡马尔马拉地震地震数据（MW= ）。
2. 结构系统动态模型
结构系统含有在水平方向上四个自由度。因为地震破坏性影响是横向振动结果, 在这项研究中自由度已经假定只有在这个方向。在地震, 最大层间剪切力发生在一楼。假设等效层刚度和最终能力, 估计将发生地震破坏性影响最大第一层。激活控制, 所以, 施加到第一层。该系统示于图中。 1。每层质量, 分别是M1, M2和M3, 其中m0是一楼活动质量。 X0, X1, X2和X3是其水平位移x是地震引发地面运动结构干扰。在水平方向上全部弹簧和减震器作用。系统参数属于一个真正建筑, 并在附录。
下面给出了系统运动方程:

其中
FD是来自地球干扰力和作用基础上, F u是由直线电机产生控制力。 M, C和K分别为质量, 阻尼和刚度矩阵, 并在附录中给出。在这项研究中, 线性马达被用作有源隔离器。线性电动机方程是:

其中, u和i分别是控制电压和电流电枢线圈。 R和Ke电阻值分别是电枢线圈中感应电压常数。电枢线圈电流和控制力含有下面关系:

其中K f是推力恒定。电枢绕组电感被忽略不计。
3. 控制器设计
在通常情况下, 闭环反馈控制系统框图图2所表示。
在这里, 外部参考（t）是系统输出所需值。 X（t）是输出, E（t）是错误和U（T）是控制信号。在这项研究中, 用于MATLAB和Simulink仿真和控制步骤。甲仿真相关结构系统控制器表示示于图3中。
（PID）控制器
PID控制已经广泛应用于工业[19,20]。控制输入u（t）以下:
图1: 模型结构体系
图2: 闭环控制器框图
图3: Simulink模型结构体系
其中K, i和d分别是百分比常数, 积分时间和微分时间。得到这些值是使用Ziegler-Nichols方法[21], 并在附录中给出。
图4: 相平面示意图错误

滑模控制优势是适适用于非线性系统, 简单, 高性能和其强大性格