基于市場(chǎng)機(jī)制的結(jié)構(gòu)分散控制研究.pdf

1、在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域，主動(dòng)控制算法是影響控制效果的主要因素之一。目前多數(shù)的主動(dòng)控制算法屬于集中控制策略，這會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性等性能，如傳統(tǒng)的最優(yōu)控制方法雖然能夠取得一定的控制效果，但具有基于系統(tǒng)全狀態(tài)反饋、在線計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)?；谑袌?chǎng)機(jī)制控制(Market-Based Control，MBC)理論屬于分散控制策略，是把結(jié)構(gòu)控制領(lǐng)域中的能量源系統(tǒng)和受控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比作自由市場(chǎng)中的銷售商和消費(fèi)者，從而將整個(gè)控制系統(tǒng)離散化，根據(jù)市場(chǎng)中的供

2、需關(guān)系利用價(jià)格機(jī)制對(duì)資源進(jìn)行有效配置，進(jìn)而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。本文以MBC算法與理論為切入點(diǎn)，進(jìn)行了控制算法推導(dǎo)、完善理論與算法分析。著重研究了振動(dòng)控制理論中存在的時(shí)滯問(wèn)題、飽和問(wèn)題、魯棒控制及隔震結(jié)構(gòu)的半主動(dòng)控制等問(wèn)題，在理論上給出了算法的穩(wěn)定性及參數(shù)求解的方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)總結(jié)了已有的財(cái)富分配方式并根據(jù)結(jié)構(gòu)反應(yīng)特點(diǎn)，分別提出了以結(jié)構(gòu)剪力為優(yōu)化目標(biāo)的線性財(cái)富分配和以結(jié)構(gòu)位移為優(yōu)化目標(biāo)的模態(tài)財(cái)富分配。引入兩種

3、精細(xì)積分方法，將精細(xì)積分的思想運(yùn)用到MBC算法的求解中，推導(dǎo)了兩種基于MBC狀態(tài)方程的精細(xì)遞推格式。
　　(2)基于辛體系（哈密頓體系）的方法推導(dǎo)了MBC供需函數(shù)模型中的參數(shù)，針對(duì)作者提出的供需函數(shù)模型給出模型參數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程。進(jìn)一步基于時(shí)程精細(xì)積分理論對(duì)參數(shù)及狀態(tài)方程進(jìn)行了有效的精細(xì)求解。采用Lyapunov直接法給出了MBC策略主動(dòng)控制器理論上的穩(wěn)定性準(zhǔn)則。
　　(3)對(duì)控制存在延時(shí)的建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的多時(shí)滯MBC離散

4、系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出了MBC多時(shí)滯控制策略;對(duì)MBC系統(tǒng)中控制變量存在飽和效應(yīng)進(jìn)行了研究，提出了輸入飽和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)MBC策略。
　　(4)針對(duì)平扭耦聯(lián)的隔震結(jié)構(gòu)，提出了非線性MBC半主動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MRD電壓的實(shí)時(shí)控制，為非線性隔震結(jié)構(gòu)的半主動(dòng)控制器設(shè)計(jì)提供參考。該策略具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和在線計(jì)算時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，能較好地適用于高層結(jié)構(gòu)。
　　(5)針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)不確定性的非精確模型，采用精細(xì)積分和擴(kuò)展的威廉姆斯(W-W)算