基于市場機制的結構振動控制.pdf

1、土木工程結構振動控制的研究和應用已經(jīng)經(jīng)歷了30年的歷史，理論和實際應用都取得了很大進展。隨著結構控制技術的研究進展，半主動控制裝置的性能和價格都將降低，這使得以后的結構控制系統(tǒng)具有大量的作動器，控制系統(tǒng)趨于復雜化，將出現(xiàn)高維的大規(guī)模的控制系統(tǒng)。隨著系統(tǒng)維數(shù)的增加，傳統(tǒng)的集中式控制算法顯現(xiàn)出了控制反應慢、魯棒性差的隱患，分布式控制策略應運而生。一個典型的分布式控制系統(tǒng)就是市場經(jīng)濟系統(tǒng)。將結構控制系統(tǒng)離散化，用市場中的買賣方模擬控制系統(tǒng)中被

2、控結構和出力裝置，建立供求關系，用市場機制有效而經(jīng)濟的將控制能量在離散系統(tǒng)中分配，這樣一個現(xiàn)象性的模擬算法被稱為基于市場機制的控制算法(MBC)。本文以此為背景，編寫程序實現(xiàn)算法，并改進為多商品的市場模型，適應于偏心結構在地震和風荷載下的平動-扭轉耦聯(lián)振動控制，主要進行了一下幾個方面的工作： 1.總結回顧了基于市場機制算法的產(chǎn)生和發(fā)展。自由市場機制可以將市場中有限的資源合理有效的在社會中成員中分配，此現(xiàn)象不僅被經(jīng)濟學家深入研究，

3、在工程領域也得到廣泛的關注和應用。從起初的嘗試性模擬，到概念的確定，再到土木工程結構振動控制領域的應用，本文概括了市場模型的數(shù)學表達和研究中存在的要點。 2.采用Matlab/Simulink平臺實現(xiàn)基于MBC算法，基于一個5層剪切型結構對一多參數(shù)的數(shù)學模型作了定性參數(shù)分析，分析了市場模型各個參數(shù)對控制效果和控制出力的影響，為論文后本部分工作打下基礎。由于參數(shù)對控制變量的影響比較復雜，為了得到較好的控制效果采用遺傳算法在多目標函

4、數(shù)約束下進行優(yōu)化。結果表明，合理的參數(shù)選擇可以使MBC控制策略達到經(jīng)典LQR控制策略的控制效果。 3.針對偏心結構平動-扭轉耦聯(lián)振動控制需求，在現(xiàn)有市場機制控制策略的基礎上建立多商品市場模型和計算理論，提出了改進市場機制控制策略(AdvancedMBC)。以一個6層偏心結構為算例，在結構每層沿兩個主軸方向正交布置MR阻尼器。在三種場地條件的地震輸入下進行了動力時程分析。結果表明，該改進市場機制算法對偏心結構的振動控制是有效的。