(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211362132.X (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 中南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 吴腾　李志鹏　向星宇　贺耀北　 白洁　 (74)专利代理 机构 长沙轩荣专利代理有限公司 43235 专利代理师 李崇章 (51)Int.Cl. G05B 13/04(2006.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 基于LSTM逆向模型的半主动控制方法、 装 置、 设备和存 储介质 (57)摘要 本发明涉及斜拉桥的拉索振动控制技术领 域， 公开了一种基于LS TM逆向模型的半主动控制 方法、 装置、 设备和存储介质， 其中， 方法包括： 获 取t时刻斜拉桥拉索的响应； 将活塞杆的速度和 位移输入预设的算法进行计算， 得到最优控制力 Fture， 并输入预设的模型， 得到输入电流； 将输入 电流和t时刻活塞杆的速度、 位移发送至MR 阻尼 器， 以输出阻尼力Fpre， 并作用在拉索 ‑阻尼器连 接处， 使t=t+1， 返回获取t时刻斜拉桥拉索的响 应的步骤。 本发明提供的方法、 装置、 设备和存储 介质， 可用于MR阻尼器的LSTM逆模型半主动控 制， 实现对MR阻尼器的实时、 精准控制， 减轻斜拉 索的振动。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115407666 A 2022.11.29 CN 115407666 A 1.一种基于LSTM逆向模型的半主动控制方法， 其特 征在于， 包括： 获取t时刻斜拉桥拉索的响应； 其中， 所述响应为活塞杆的速度和位移； 将所述活塞杆的速度和位移输入预设的算法进行计算， 得到最优 控制力Fture； 将所述最优控制力Fture输入预设的基于LSTM的MR阻尼器的逆向映射模型， 得到MR阻尼 器的输入电流； 将所述输入电流和t时刻活塞杆的速度、 位移发送至 MR阻尼器， 以输出阻尼力Fpre； 将所述阻尼力Fpre作用在拉索 ‑阻尼器连接处， 并使t=t+1， 返回所述获取t时刻斜拉桥 拉索的响应的步骤。 2.根据权利 要求1所述的基于LSTM逆向模型的半主动控制方法， 其特征在于， 所述MR阻 尼器产生与活塞杆运动方向相反 的阻抗力， 所述MR阻尼器在xoy平面内产生阻尼力的方向 不变， 为： ， 其中， 为所述MR阻尼器在y方向产生 的阻尼力， 为所述 MR阻尼器在x方向产生的阻尼力， 为不考虑垂度时拉索与水平面的夹角。 3.根据权利要求1所述的基于LSTM逆向模型的半主动控制方法， 其特征在于， 所述预设 的算法， 包括： 确定 结 构 系统 在 外 部 环 境 干 扰以 及 主 动控 制 力 作 用下的 运 动方 程 为 ： ， 且 ， ， 其中， M、 C、 K分别为拉索 的n维质量矩阵、 阻尼矩阵、 刚度矩阵， 为阻尼器的位置列阵， E为外加荷载的位置矩阵， 、 分别为阻尼器控制力向量和外 部荷载向量； 将所述运动方程转换为空间方程， 得到： ， ； 确定结构系统的二次性能泛函为： ， 其中， 为半正定矩阵， 为正定矩阵； 在无限的时间区间 内得到最优控制量 ， 即求解满足约束条件的 值， 使得 系统性能泛函J取到极小值； 其中， 所述 为最优控制力Fture。 4.根据权利要求1所述的基于LSTM逆向模型的半主动控制方法， 其特征在于， 所述预设 的基于LSTM的MR阻尼器的逆向映射模型包括： 输入层、 输出层和多个隐藏层， 每个隐藏层包括多个网络单元， 每个网络单元包括输入 门、 遗忘门、 输出门和单元状态， 在单元状态更新过程中， 所述输出层还连接一个单层全连 接神经网络用于 输出特征； 所述全连接神经网络以Relu函数作为激活函数， 隐藏层的激活函数为tanh函数， 所述 逆向映射模型反向传播优化算法采用Adam算法， 所述逆向映射模型超参数采用PSO算法进 行优化； MR阻尼器正常工作情况下， 所述输入层用于输入活塞的位移、 速度和控制力， 输出 层用于输出控制电流 值， 并采用均方根 误差函数作为网络训练的损失函数。 5.一种基于LSTM逆向模型的半主动控制装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取t时刻斜拉桥拉索的响应； 其中， 所述响应为活塞杆的速度和位移； 计算模块， 用于将所述活塞杆的速度和位移输入预设的算法进行计算， 得到最优控制权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115407666 A 2力Fture； 输入模块， 用于将所述最优控制力Fture输入预设的基于LSTM的MR阻尼器的逆向映射模 型， 得到MR阻尼器的输入电流； 发送模块， 用于将所述输入电流和t时刻活塞杆的速度、 位移发送至MR阻尼器， 以输出 阻尼力Fpre； 返回模块， 用于将所述阻尼力Fpre作用在拉索 ‑阻尼器连接处， 并使t=t+1， 返回所述获 取t时刻斜拉桥拉索的响应的步骤。 6.一种计算机设备， 包括存储器和处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述处 理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。 7.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被 处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115407666 A 3