【硕士】基于MBC的复杂结构振动控制研究

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内容简介

　　【学位年度】2009　　【摘要】　　 自1972年华裔学者Yao提出了土木工程结构振动控制的概念以来，结构振动控制理论研究和应用技术取得了迅猛的发展，目前已被广泛应用于土木工程控制的各个领域，效果显著。伴随着科技的进步和发展，高层、高耸、大跨等复杂结构形式不断涌现，结构自由度的增加以及大量控制装置和传感器的应用，使得土木工程控制系统趋于复杂化，导致结构控制方法发生转变，传统的集中控制策略逐渐暴露出局限性。为了解决集中控制方法处理复杂结构方面的不足，20世纪70年代分散控制策略应运而生。基于市场竞争机制的控制策略(Market-based control，MBC)作为一种分散控制方法，是一种多目标优化算法。MBC策略是将自由经济市场中的价格机制引入到控制系统中，以市场模拟控制系统，以销售商和消费者分别替代能量源系统和受控结构，通过模拟自由市场中的经济行为完成控制能量的最优分配，以解决不同领域的控制问题。　　　　 目前，已有MBC理论主要用于解决结构处于弹性状态下的控制问题，对于进入弹塑性状态的结构振动控制研究较少。此外，MBC策略应用时主要基于精确的结构计算模型，而对于复杂结构而言，由于结构本身存在的非线性、时变性、不确定性和复杂性等因素，往往很难建立精确的计算模型，使得MBC策略的应用受到限制。鉴于以上原因，本文主要开展了以下几方面的研究工作：　　　　 (1)总结了MBC理论的发展历程和研究现状，介绍了MBC理论的经济学基础，概括了结构控制系统市场模型的理论基础，同时对工程中常用的MBC供需函数模型予以总结和分析，为MBC策略在土木工程振动控制中的应用提供理论平台。　　　　 (2)在已有MBC理论的基础上考虑复杂结构的非线性问题，以拟力法为结构非线性求解平台，解决结构动力分析中计算时间长、求解速度慢、存储空间大等问题，实现了MBC策略在结构非线性控制领域中的应用。通过数值算例验证了该方法的正确性和有效性。　　　　 (3)将模糊逻辑理论引入MBC策略中，利用模糊逻辑不需要建立精确计算模型的优点，提出了基于MBC理论的模糊价格规则提取方法；在此基础上，建立了基于MBC理论的模糊控制方法。数值算例展示了模糊价格提取方法的操作流程，将模糊控制方法用于结构控制中取得了较好的控制效果。　　共69页

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