基于市場機制的結(jié)構(gòu)分散控制研究.pdf

1、在結(jié)構(gòu)振動控制領(lǐng)域，主動控制算法是影響控制效果的主要因素之一。目前多數(shù)的主動控制算法屬于集中控制策略，這會降低系統(tǒng)的可靠性和實時性等性能，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、在線計算時間長等缺點?；谑袌鰴C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)比作自由市場中的銷售商和消費者，從而將整個控制系統(tǒng)離散化，根據(jù)市場中的供

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

3、精細積分方法，將精細積分的思想運用到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)，針對作者提出的供需函數(shù)模型給出模型參數(shù)的推導(dǎo)過程。進一步基于時程精細積分理論對參數(shù)及狀態(tài)方程進行了有效的精細求解。采用Lyapunov直接法給出了MBC策略主動控制器理論上的穩(wěn)定性準(zhǔn)則。
　　(3)對控制存在延時的建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的多時滯MBC離散

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