A scalable optimal control method for structural vibration mitigation is studied. The method relies on a structure's partitioning that leads to a set of dynamically interconnected subsystems. Each subsystem is operated with an individual subcontroller that collects the local state information and collaborates with the neighboring subcontrollers to estimate a short time prediction of the interconnecting forces defining the subsystem's boundary conditions. Using the extended model that represents the subsystem's dynamics together with the evolution of its boundary conditions, each subcontroller computes the control decision based on the solution to a finite‐time horizon optimal control problem. In order to cope with the changes in the boundary conditions, the optimal solution is computed repetitively according to the receding horizon scheme. The method is validated numerically for a cantilever structure equipped with actively controlled electromagnetic actuators and subjected to a variety of initial condition scenarios. The performance of the designed controller is tested by comparisons to the centralized and isolated decentralized controllers. The introduced system partitioning and distributed controller allow performing parallel computing which makes the method fully scalable and applicable to large‐scale structures. The computational complexity of the designed distributed control is studied for different settings in the modeling of the subsystem's boundary conditions.

中文翻译：

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振动模块化结构的可扩展分布式最优控制

研究了结构减振的可扩展最优控制方法。该方法依赖于结构的划分，该划分导致了一组动态互连的子系统。每个子系统都由一个单独的子控制器进行操作，该子控制器收集本地状态信息，并与相邻的子控制器协作以估计定义子系统边界条件的互连力的短期预测。使用表示子系统动力学及其边界条件演变的扩展模型，每个子控制器都基于有限时间范围最优控制问题的解决方案来计算控制决策。为了应付边界条件的变化，最佳解决方案是根据后退地平线方案重复计算的。该方法已针对悬臂结构进行了数值验证，该悬臂结构配备了主动控制的电磁执行器，并经受了各种初始条件的考验。通过与集中式和隔离式分散式控制器的比较来测试设计的控制器的性能。引入的系统分区和分布式控制器允许执行并行计算，这使该方法具有完全可扩展性，并适用于大型结构。针对子系统边界条件建模中的不同设置，研究了设计的分布式控件的计算复杂性。该方法已针对装备有主动控制的电磁执行器并经受各种初始条件的悬臂结构进行了数值验证。通过与集中式和隔离式分散式控制器的比较来测试设计的控制器的性能。引入的系统分区和分布式控制器允许执行并行计算，这使该方法具有完全可扩展性，并适用于大型结构。针对子系统边界条件建模中的不同设置，研究了设计的分布式控制的计算复杂性。该方法已针对装备有主动控制的电磁执行器并经受各种初始条件的悬臂结构进行了数值验证。通过与集中式和隔离式分散式控制器的比较来测试设计的控制器的性能。引入的系统分区和分布式控制器允许执行并行计算，这使该方法具有完全可扩展性，并适用于大型结构。针对子系统边界条件建模中的不同设置，研究了设计的分布式控件的计算复杂性。引入的系统分区和分布式控制器允许执行并行计算，这使该方法具有完全可扩展性，并适用于大型结构。针对子系统边界条件建模中的不同设置，研究了设计的分布式控件的计算复杂性。引入的系统分区和分布式控制器允许执行并行计算，这使该方法具有完全可扩展性，并适用于大型结构。针对子系统边界条件建模中的不同设置，研究了设计的分布式控制的计算复杂性。