基于市場(chǎng)機(jī)制的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究和應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了30年的歷史，理論和實(shí)際應(yīng)用都取得了很大進(jìn)展。隨著結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的研究進(jìn)展，半主動(dòng)控制裝置的性能和價(jià)格都將降低，這使得以后的結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)具有大量的作動(dòng)器，控制系統(tǒng)趨于復(fù)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(yīng)慢、魯棒性差的隱患，分布式控制策略應(yīng)運(yùn)而生。一個(gè)典型的分布式控制系統(tǒng)就是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。將結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)離散化，用市場(chǎng)中的買賣方模擬控制系統(tǒng)中被

2、控結(jié)構(gòu)和出力裝置，建立供求關(guān)系，用市場(chǎng)機(jī)制有效而經(jīng)濟(jì)的將控制能量在離散系統(tǒng)中分配，這樣一個(gè)現(xiàn)象性的模擬算法被稱為基于市場(chǎng)機(jī)制的控制算法(MBC)。本文以此為背景，編寫程序?qū)崿F(xiàn)算法，并改進(jìn)為多商品的市場(chǎng)模型，適應(yīng)于偏心結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載下的平動(dòng)-扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)控制，主要進(jìn)行了一下幾個(gè)方面的工作： 1.總結(jié)回顧了基于市場(chǎng)機(jī)制算法的產(chǎn)生和發(fā)展。自由市場(chǎng)機(jī)制可以將市場(chǎng)中有限的資源合理有效的在社會(huì)中成員中分配，此現(xiàn)象不僅被經(jīng)濟(jì)學(xué)家深入研究，

3、在工程領(lǐng)域也得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。從起初的嘗試性模擬，到概念的確定，再到土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，本文概括了市場(chǎng)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)和研究中存在的要點(diǎn)。 2.采用Matlab/Simulink平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于MBC算法，基于一個(gè)5層剪切型結(jié)構(gòu)對(duì)一多參數(shù)的數(shù)學(xué)模型作了定性參數(shù)分析，分析了市場(chǎng)模型各個(gè)參數(shù)對(duì)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(chǔ)。由于參數(shù)對(duì)控制變量的影響比較復(fù)雜，為了得到較好的控制效果采用遺傳算法在多目標(biāo)函

4、數(shù)約束下進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，合理的參數(shù)選擇可以使MBC控制策略達(dá)到經(jīng)典LQR控制策略的控制效果。 3.針對(duì)偏心結(jié)構(gòu)平動(dòng)-扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)控制需求，在現(xiàn)有市場(chǎng)機(jī)制控制策略的基礎(chǔ)上建立多商品市場(chǎng)模型和計(jì)算理論，提出了改進(jìn)市場(chǎng)機(jī)制控制策略(AdvancedMBC)。以一個(gè)6層偏心結(jié)構(gòu)為算例，在結(jié)構(gòu)每層沿兩個(gè)主軸方向正交布置MR阻尼器。在三種場(chǎng)地條件的地震輸入下進(jìn)行了動(dòng)力時(shí)程分析。結(jié)果表明，該改進(jìn)市場(chǎng)機(jī)制算法對(duì)偏心結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制是有效的。