线性结构的基于市场机制的鲁棒控制

系统建模不可避免地要忽略一些因素从而造成模型误差,因此基于不确定性的非精确模型来设计控制器显得尤为重要.随着各国学者的不断研究,在线性系统H_∞控制方面取得了很大的发展,但仍存在求解过程繁琐、系统的保守性不强、结构复杂和控制器阶数较高等问题.运用计算结构力学与最优控制相模拟的理论来试图完善存在的问题.导引模就是结构力学中的本征值问题,即弹性稳定的欧拉(Euler)临界力或结构振动的本征频率;通过引入区段混合能的概念,采用精细积分和扩展的威廉姆斯(W-W)算法计算导引模,将此方法引入到基于市场机制的控制(market-based control,MBC)理论中,提出了线性结构基于市场机制的鲁棒控制策略.同时给出了在鲁棒控制下,采用李雅普诺夫(Lyapunov)直接法证明了结构基于市场机制的鲁棒控制器的稳定性及参数的确定方法.最后对一高层受控结构进行数值计算与分析,并与H_∞鲁棒算法的控制效果进行了对比.结果表明,导引模不能取到临界值,否则会导致控制输入趋于无穷大.基于市场机制的鲁棒控制效果要好于H_∞鲁棒算法,并且具有较强的应变能力和在线计算时间短等优点,能较好地适用于高层和大跨结构.

结构MBC策略的财富分配方法研究

总结了已有的基于市场机制控制(Market Based Control,MBC)策略中的财富分配方式。财富分配方式不同直接会影响MBC算法的控制效果,根据结构反应特点,提出了两种财富分配方式:以结构剪力为优化目标的线性财富分配和以结构位移为优化目标的模态财富分配。对一安装有控制装置的20层结构进行了数值分析,比较了这两种财富分配下的MBC控制算法,并与经典LQR算法的控制效果进行了对比。研究表明,提出的两种财富分配方式能有效的控制结构响应,并验证了其合理性。

输入饱和系统的结构MBC策略研究

对基于市场机制控制(Market-Based Control,MBC)系统中控制变量存在的饱和效应进行了研究。根据结构力学与状态空间理论的模拟关系,将塑性力学中的参变量变分原理、对偶互补关系以及相应的二次规划方法应用到控制系统中,提出了输入饱和系统的结构MBC策略。将提出的控制策略应用于一座20层钢框架结构,并与输入饱和系统的非线性最优控制进行了对比,来验证本文方法的优势。结果表明:当控制系统存在饱和状态时,采用本文提出的输入饱和系统的结构MBC策略比最优控制效果好;相比最优控制策略,MBC策略对结构的位移响应具有更好的控制效果,并且MBC策略对于结构上部加速度的控制效果要好于最优控制;MBC策略在整个时程中所消耗的时间比最优控制快,更适合应用于多维、高层结构。

应用精细积分法的结构MBC状态方程求解

基于市场机制控制(Market-based control,MBC)属于分散控制,以往求解状态方程都采用差分类的近似,有时由于计算存在较大误差,不能得到结构真实状态的精确响应。精细积分法以其高精度、无条件稳定等优点被广泛的应用。引入两种精细积分方法,将精细积分的思想运用到基于市场机制(MBC)控制算法的求解中,推导了两种基于MBC控制状态方程的精细递推格式,大大提高了计算的精度及算法的稳定性,并且比较了两种精细积分方法的优缺点。最后通过算例,说明了采用精细积分方法计算MBC控制的必要性及有效性。

应用组装多功能复位固定器治疗下肢陈旧性骨折5例

我院自1989年3月至1990年3月，使用本院骨科李繁春副主任医师发明的组装多功能复位同定器，治疗下肢陈旧骨折5例，收到满意效果，现报告如下。

多自由度体系非线性振动控制装置失效的拟力法-多市场机制研究

随着结构自由度的增多,控制信息量大幅度增加,控制系统的失效概率将增大。集中式控制策略存在明显的不足,分散控制已成为研究的热点。基于市场机制控制(market-based control,MBC)理论作为一种典型的基于非经典信息的控制方法,只需离散层的信息,属于分布式控制。拟力法(force analogy method,FAM)作为一种弹塑性结构动力分析方法,具有计算速度快,存储空间小等优点。将拟力法与多市场机制控制(multi-MBC,MMBC)策略相结合,可以高效地求解结构非线性控制问题。基于拟力法基本理论,构造了对数供需函数模型,提出了非线性MMBC分散控制器的设计方法。数值分析表明,设计的非线性MBC分散控制器可以取得很好的控制效果,在控制装置失效时,非线性MBC控制策略具有较强的自适应性;并且可以通过价格机制实时对结构进行最优控制,具有较强的鲁棒性。