[发明专利]一种基础隔震结构的智能半主动控制方法

权利要求书

1.一种基础隔震结构的智能半主动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：针对地震、风、随机性等不确定性因素激励下的基础隔震结构建立动力学方程，推导其状态空间方程。该模型充分考虑复杂环境中的乘性噪声和加性噪声对结构的影响；

步骤S2：选取合适的优化目标函数，利用随机最优控制理论和博弈论设计混合H₂/H_∞控制器，利用系统参数求解最坏情况下的扰动v^*(t)和最优控制器u^*(t)；

步骤S3：设计离策略的强化学习控制算法，将步骤S2中对系统参数的需求转变为使用系统状态及输入数据；该算法不仅去除了对系统参数的精确建模要求，还降低了算法实施中引入的探测噪声对控制性能的影响。

步骤S4：通过地震波传感器、位置传感器、速度传感器收集数据，进行学习，获得最坏情况下的扰动v^*(t)和最优控制器u^*(t)；

步骤S5：比较步骤S2与步骤S3的最坏情况下的扰动v^*(t)和最优控制器u^*(t)，若其误差在较小范围内，则基于模型与无模型的强化学习控制算法都具有相同的有效性，均可实现对建筑结构抗震性能的保证。

2.根据权利要求1所述的一种基础隔震结构的智能半主动控制方法，其特征在于：步骤S1具体为：

步骤S11：推导基础隔震结构状态空间方程：

其中x(t)，分别是第i层的层间位移和层间速度；u(t)为控制输入；v(t)为地震波加速度等外部扰动输入；此外

其中M_b,C_b,K_b分别为质量、阻尼和刚度矩阵；D_b为阻尼器位置矩阵；E_b为地震波等外部不确定性的激励影响矩阵。

步骤S12：进一步考虑基础隔震结构受到乘性和加性噪声的影响，于是S11的动力学模型建模为如下随机系统：

其中A_j1、C_j2为随机噪声参数矩阵；w₁、w₂为定义在完全概率空间上相互独立的标准布朗运动。

3.根据权利要求1所述的一种基础隔震结构的智能半主动控制方法，其特征在于：步骤S2具体为：

步骤S21：根据扰动衰减条件

确定优化目标函数：

其中Q≥0,R0为对称矩阵，γ_d0为扰动衰减等级，

步骤S22：确定哈密顿函数：

步骤S23：利用最优的一阶必要条件，对哈密顿函数求偏导，得到最坏情况下的扰动υ^*(t)＝L^*x(t)和最优控制器u^*(t)＝K^*x(t)，其中

步骤S24：由步骤S23得到随机代数黎卡提方程：

步骤S25：通过交替求解Lⁱ和Kⁱ，得到L^*和K^*，即可的求得最坏情况下扰动v^*(t)和最优控制器u^*(t)。