復(fù)雜流體網(wǎng)絡(luò)分析與控制序言

時間：2023-02-17 08:16:01 | 來源：營銷百科

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復(fù)雜流體網(wǎng)絡(luò)分析與控制序言：前言
許多流體技術(shù)領(lǐng)域如液壓、氣動技術(shù)、礦山管網(wǎng)系統(tǒng)、石油化工的壓縮機管路及醫(yī)學(xué)的血流動力學(xué)等都有大量的流體傳輸問題需要解決。正確設(shè)計和合理使用流體動力和流體控制系統(tǒng)，研究管內(nèi)流體傳動、瞬變問題，無論在理論上還是在實際應(yīng)用上，都十分重要。本書針對流體網(wǎng)絡(luò)研究中存在用線性化方法研究非線性系統(tǒng)、分支模型非等價近似等難以反映系統(tǒng)特性的問題，研究流體網(wǎng)絡(luò)的建模、分析與控制。本書的主要內(nèi)容包括：
（1）流體網(wǎng)絡(luò)非線性控制建模。針對目前流體網(wǎng)絡(luò)模型難以反映系統(tǒng)特性的問題，根據(jù)流體網(wǎng)絡(luò)分支間流量和壓力相互影響的動力學(xué)特性，將Kirchhoff電流電壓定律、圖論原理和每一分支的流體動力學(xué)方程（微分方程）引入流體網(wǎng)絡(luò)的建模中，建立了流體網(wǎng)絡(luò)的多變量非線性全階模型，其中分支的模型利用不可壓縮的Navier-Stokes方程來建立；由于網(wǎng)絡(luò)分支的流體流量是相互依賴的，根據(jù)電路圖論原理可以找到系統(tǒng)的最少獨立分支（連支）即網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的最小實現(xiàn)，據(jù)此建立了系統(tǒng)的降階模型，該模型反映了流體運動的非線性本質(zhì)。
（2）非線性控制器設(shè)計。分別基于反饋線性化對全階模型和降階模型進行了非線性控制器設(shè)計，降階模型控制器設(shè)計只通過連支就可實現(xiàn)對流體網(wǎng)絡(luò)所有分支的控制；在此基礎(chǔ)上通過控制分配解決了輸入受限下反饋線性化控制器設(shè)計，仿真結(jié)果表明，設(shè)計的控制器能使礦井通風(fēng)流體網(wǎng)絡(luò)的流量和壓力快速地收斂于其參考值，風(fēng)量控制準確率除了分支1為98.11%，其他均超過99%，實現(xiàn)了流體網(wǎng)絡(luò)的精確控制。
（3）針對流體網(wǎng)絡(luò)流量按需分配的要求，提出了一種改進的和聲搜索算法對流體網(wǎng)絡(luò)的流量分配進行優(yōu)化計算。仿真結(jié)果顯示，優(yōu)化后單風(fēng)機通風(fēng)流體網(wǎng)絡(luò)總能耗降低了3225W，其下降幅度約為3.81%；多風(fēng)機通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)總能耗降低了17779W，其下降幅度約為6.76%。把優(yōu)化后的壓力和流量作為參考值代入前述模型進行控制器設(shè)計，求解最小分支阻力，這些阻力可以為流體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造提供參考，從而實現(xiàn)流體網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、控制及建設(shè)的一體化設(shè)計。
（4）針對血液循環(huán)這一特殊的周期性受迫流體網(wǎng)絡(luò)，建立了非線性微分方程 的流體網(wǎng)絡(luò)模型，采用平均法首次給出血流量的高次諧波解，利用一次諧波解分析了某些血管循環(huán)疾病的形成過程；對腦循環(huán)（Willis環(huán)）進行建模和10次諧波求解，仿真結(jié)果顯示，腦循環(huán)18條分支的變化和臨床觀察到的血流改變現(xiàn)象一致，從而驗證了所建模型的正確性。
（5）利用第2章流體網(wǎng)絡(luò)建模方法建立了腦循環(huán)（Willis環(huán)）網(wǎng)絡(luò)模型，基于反饋線性化進行控制器設(shè)計，研究了腦梗塞、頸動脈狹窄、椎動脈狹窄和動靜脈畸形4種病變相關(guān)分支的阻力和流量的變化過程，基于病變數(shù)據(jù)的仿真驗證了所建模型的正確性，為腦循環(huán)疾病的治療提供了依據(jù)，并提出了通過藥物、手術(shù)和針灸等治療手段實現(xiàn)上述控制的基本方法。
由于作者水平有限，書中不妥及錯誤之處在所難免，還望讀者批評指正。
作者