【碩士】基于MBC的復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動控制研究

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　　【學(xué)位年度】2009　　【摘要】　　自1972年華裔學(xué)者Yao提出了土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的概念以來，結(jié)構(gòu)振動控制理論研究和應(yīng)用技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展，目前已被廣泛應(yīng)用于土木工程控制的各個領(lǐng)域，效果顯著。伴隨著科技的進步和發(fā)展，高層、高聳、大跨等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，結(jié)構(gòu)自由度的增加以及大量控制裝置和傳感器的應(yīng)用，使得土木工程控制系統(tǒng)趨于復(fù)雜化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)控制方法發(fā)生轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的集中控制策略逐漸暴露出局限性。為了解決集中控制方法處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的不足，20世紀70年代分散控制策略應(yīng)運而生?；谑袌龈偁帣C制的控制策略(Market-based control，MBC)作為一種分散控制方法，是一種多目標優(yōu)化算法。MBC策略是將自由經(jīng)濟市場中的價格機制引入到控制系統(tǒng)中，以市場模擬控制系統(tǒng)，以銷售商和消費者分別替代能量源系統(tǒng)和受控結(jié)構(gòu)，通過模擬自由市場中的經(jīng)濟行為完成控制能量的最優(yōu)分配，以解決不同領(lǐng)域的控制問題?！　　　?目前，已有MBC理論主要用于解決結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)下的控制問題，對于進入彈塑性狀態(tài)的結(jié)構(gòu)振動控制研究較少。此外，MBC策略應(yīng)用時主要基于精確的結(jié)構(gòu)計算模型，而對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)而言，由于結(jié)構(gòu)本身存在的非線性、時變性、不確定性和復(fù)雜性等因素，往往很難建立精確的計算模型，使得MBC策略的應(yīng)用受到限制。鑒于以上原因，本文主要開展了以下幾方面的研究工作：　　　　 (1)總結(jié)了MBC理論的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，介紹了MBC理論的經(jīng)濟學(xué)基礎(chǔ)，概括了結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)市場模型的理論基礎(chǔ)，同時對工程中常用的MBC供需函數(shù)模型予以總結(jié)和分析，為MBC策略在土木工程振動控制中的應(yīng)用提供理論平臺。　　　　 (2)在已有MBC理論的基礎(chǔ)上考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性問題，以擬力法為結(jié)構(gòu)非線性求解平臺，解決結(jié)構(gòu)動力分析中計算時間長、求解速度慢、存儲空間大等問題，實現(xiàn)了MBC策略在結(jié)構(gòu)非線性控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過數(shù)值算例驗證了該方法的正確性和有效性?！　　　?(3)將模糊邏輯理論引入MBC策略中，利用模糊邏輯不需要建立精確計算模型的優(yōu)點，提出了基于MBC理論的模糊價格規(guī)則提取方法；在此基礎(chǔ)上，建立了基于MBC理論的模糊控制方法。數(shù)值算例展示了模糊價格提取方法的操作流程，將模糊控制方法用于結(jié)構(gòu)控制中取得了較好的控制效果。　　共69頁

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