摘要
輸入估測法已成功的應用於線性結構系統輸入負荷之估測，可由線性結構系統之動態反應估測出其輸入負荷大小。估測輸入負荷大小除了有助於結構系統設計，提昇其可靠度外，由於輸入估測法的遞迴式計算，輸入激振力大小可被即時估測出來，故可利用於系統擾動之排除。因此本研究進一步將輸入估測法應用於結構系統的主動振動控制，亦即利用輸入估測法以即時的方式估測出作用於結構系統每一時刻的輸入擾動大小，藉由主動元件施加一同等大小之反向控制力，以有效消除擾動對結構系統所造成的振動。本研究所提出之控 制方法係以線性二次高斯最佳控制結合輸入估測法而成。其中線性二次高斯調節器可計算出無輸入外力激振條件下的最佳迴授控制力，而輸入估測法則以遞迴方式估算出線性結構系統輸入激振力大小，可對外力作用效應提供一適當之對應控制力。本研究首先針對受外力激振作用的線性集中質量結構系統進行主動振動控制數值驗證。接著將此控制方法應用於一實際鋁質懸臂板，進行振動控制實驗驗證。亦即由懸臂板在簡諧激振及控制力作用下的動態反應量測結果，驗證本研究所提出控制方法的優異性能。而有關此懸臂樑結構的數學模型，將利用部份狀態空間識別方法來建立。實驗結果驗證本研究所提出的結合輸入估測法之線性結構系統主動振動控制方法的可行性及效能。
並列摘要
In the previous studies, the input estimation method has been applied to estimate the input loads of linear structures successfully. The amplitudes of input loads can be estimated from the measured dynamic responses of linear structures through the method. The estimation of input loads is an important task for not only the design but also active vibration control of structural systems. Hence, the purpose of this study is to apply the input estimation method to vibration control of structural systems under external excitations. The control algorithm is the combination of linear quadratic Gaussian (LQG) and input estimation approaches. The input estimation approach is used to observe the input disturbance forces. The negative values of estimated input forces are then added to the control forces evaluated by the LQG regulator in order to cancel out the input forces. The numerical experiments of vibration control of linear lumped-mass systems are performed to test the validity of the proposed control algorithm. The practicability of the present control method is verified with laboratory tests to suppress the structural vibration of a physical cantilever beam. The mathematical model of the cantilever beam is constructed by the modal testing technique. The control results of the numerical simulations and laboratory tests will be compared to demonstrate the effectiveness of the present control method.
延伸閱讀
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