DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 原理 2.1. 双眼视觉 双眼视觉是一种具有组织性的视觉功能，外界物体影像经眼球屈光系统聚焦分别落在两个眼球视网膜对应点上，经过视觉系统整合与协调运动，完成一个完整且具有立体视觉的过程 [ 9 ]，又称为双眼单一视，架构于感觉、整合和运动三大机转。简述如下： 1) 感觉机转(sensory system)：主要功能是接受外界视觉的刺激，包括物体的形状、方位及颜色。整个运作包含了视觉系统在眼球解剖生理上的发育性、生理性成因及神经传导至大脑视觉皮质的影像形成等。 2) 整合机转(integrative system)：主要功能是将感觉机转汇整之视觉信息，融合形成单一视觉知觉区。视觉整合过程的融像作用影响其他机转运作，丧失或不足的融像能力也常因其他机转所造成。 3) 运动机转(motor system)：主要功能是眼外肌协调作用能力，除眼外肌作用外，与感觉机转的调节作用与瞳孔反应有密不可分的关联。运动机转障碍从外观很容易观察，而且常有明显症状产生。 三大机转是一种阶层的排列，密不可分的知觉反应，每项机转作用干涉其他机转功能。可分为三种层级融像，第一层级融像(同时视)为不相同物体影像成像于双眼视觉相等的位置上。第二层级融像(融像视)为单一个物体影像同时反应在视觉与知觉上，成为方向与目标的认知。第三层级融像(立体视)为融合不同目标产生立体视，形成三度空间。 隐斜视(Heterophoria)又称为斜位(Phoria)，是双眼在无融像下视线偏移固视目标的眼位偏移现象。当眼睛直视远方目标时，双眼必须维持平行视轴，以达到融像需求。如果融像被阻断则融像反射会中止。由于眼睛注视远点时调节处于休息状态，眼外肌形成僵直作用，此时眼睛生理安静位置既为斜位的位置。隐斜视量值以两眼固视位置和生理安静位置之间的差异来定义。隐斜视大多属于补偿性作用，在外观上通常没有明显症状，除非阻断其中一眼视线，否则症状会因为补偿作用而压抑。间歇性症状会偶尔困扰被检者，但差异性不高，所以被检者很容易养成适应能力，让症状检查更加困难。临床检查时必须利用遮盖的方式破坏两眼融像机能，使眼位呈现偏移，如图1所示。在检查上必须经由眼位偏移方向、隐斜视大小量值、注视距离及是否为补偿性作用等作为区分。 图1. 破坏两眼融像机能后眼位偏移 隐斜视依眼位偏移方向分类，测量隐斜视眼位偏移必须将融像状态破坏才能呈现。隐斜视的单位为棱镜度( Δ )，大部分隐斜视属于补偿性作用，故斜位量不会很大，一般都在5 Δ ~20 Δ 之间。斜位量值必须在融像破坏下做检测如遮盖法或棱镜分离法等，以远点与近点斜位量值做比较，可以判定斜位的型态。一般远点斜位检查测量固视距离为6公尺，近点斜位检查测量距离为33~40公分，不同注视距离会影响隐斜视的方向及大小，可能呈现不同的隐斜视状态，因此除了固定测量距离外必须评估被检者用眼习惯距离，并评估其斜位的症状是否与惯用距离有关。 遮盖测试是一个非常简单且被广泛使用的眼位偏移检查，被检者只需注视一个固定目标，可以评估是否有斜视或斜位及斜视或斜位量。验光师只要观察被检者双眼运动状况就可分析其整个眼位状态。遮盖测试为一种眼位的他觉式检查，可分为遮盖~不遮盖、交替遮盖与棱镜遮盖测试。 图2. 遮盖与不遮盖测试流程图 1) 遮盖~不遮盖测试 主要用在判断与区分被检者为斜视或斜位及判断被检者的斜视是交替性或单侧性。图2所示为遮盖~不遮盖测试流程图。 2) 交替遮盖测试 本测试用来鉴别斜视或隐斜视的程度及方向，但不能区分是斜视或隐斜视。表1所列为判断斜视或斜位的类型与方向。加上棱镜可以测量斜视或斜位的量，但无法从斜视中区分出斜位。图3(a)上方所示右眼为内斜视，下方用遮盖板遮盖左眼，右眼变为正位而左眼内移。将棱镜置于被检者右眼前进行交替遮盖，直到被检者右眼不动，可准确评估斜视程度，如图3(b)下方所示。 Table 1 Oblique type and directio 去遮盖眼运动方向 眼位状态 中和基底方向 向内 外斜 基底向内 向外 内斜 基底朝向外 向上 下斜 基底朝向上 向下 上斜 基底朝向下 表1. 斜位类型与方向 图3. 棱镜加交替遮盖测试示意图 2.2. 光散射片 由能量守恒定律得知，光从一种介质进入到另一种介质时，系统的总能量可以分为四个部分：透射、反射、吸收和散射。所有这四个参数都是材料化学性质和表面光滑度的函数。不同类别光学组件的设计，以最大化或最小化进入一个或多个参数的能量。对于反射镜：穿透、吸收和散射最小化，而反射最大化。对于镜头：散射、反射和吸收最小，而穿透率最大。在白色光散射玻璃片，散射最大化，而透过调整光散射片的厚度可以平衡吸收和透射。 胶状材料白色光散射玻璃片是利用廷德耳效应(Tyndall effect)来散射光。廷德耳散射要求散射片的散射粒子大小与被散射光的波长大致成比例，两散射粒子光强度吸收比等于 r 1 2 : r 2 2 ，其中为r散射粒子半径。例如，目视观察离散射玻璃片一段距离处灯光的散射，假如看不到灯型，且呈现雾蒙蒙如图4所示，则此时散射粒子的大小必须与可见光的波长大致相同。随着入射光波长的增加，散射光的强度将降低，而穿透部分光的强度将增加。为了使散射片有效的散射可见光和更长波长的光，可以添加第二种散射机制，该机制为不同的波长函数。 图4. 光散射图案 当特征散射光远大于光的波长时，就会发生几何散射。简而言之，如果光照射到一法线随机变化的表面，则光将沿该表面以任意角度折射，这是毛玻璃扩散片的工作机制。当将喷砂表面添加到胶体材料中时，将获得很宽波长范围的扩散片与更好扩散效果。光散射片穿透率与光散射片厚度有关如图5所示 [ 10 ]，光散射片厚度薄穿透率高，相對厚就低。 图5. 光散射片穿透率与光散射片厚度关系 光散射片是通过化学或物理的方法，利用光线在行径途中遇到两个折射率(密度)相异的介质时，发生折射、反射与散射的物理现象，通过在PMMA、PC、PS及PP等基材基础中添加无机或有机光散射剂、或者通过基材表面的微特征结构的数组排列人为调整光线、使光线发生不同方向的穿透、反射、吸收与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散色以此产生光学散射的效果，如图6所示为三層式光散射片结构 [ 11 ]，三层式结构分别为UV阻隔及散射粒子层。微结构光散射板是通过其表面的微特征结构的数组排列，使光线经过时发生不同方向折射，改变光行进路线，实现入射光充分散色，实现更柔和、均匀的照射效果。 微结构光散射板具高透透率，通过改变微结构的形状和不同排布，可以调整散射角度、光场的空间和能量分布，实现对光散射片的均匀度和透光率的影响。 图6. 三层式光散射片 最理想的散射组件其散射光遵循郎伯余弦定律，如图7所示光散射图样。郎伯余弦定律说明由一单位辐射面发射至任意方向之「辐射强度」(Radiant intensity) (通量/单位立体角)，系随该面法线与辐射方向间夹角之余弦而变。除理想「黑体」(Black body)可遵照此定律发射外，大多数表面并不完全遵照郎伯定律。「理想漫散射体」(Perfectly diffuse radiator)之辐射分布情形，与理想漫反射体所反射之辐射亦均符合此定律。按照郎伯定律，一白热之圆球形黑体，自远处观之，应加一均匀之发光盘。此定律不考虑辐射离开辐射源后之任何影响。 或 L = ( L 0 * cos θ ) 其中L是辐射亮度(Radiance)，θ是视线与光源夹角，L 0 是垂直方向的辐射亮度。 图7. 郎伯余弦定律 [ 12 ]
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user: 3. 系统架构 本系统属于非接触式量测技术，使用直流马达驱动的光散射式遮盖板进行眼睛遮盖及眼位影像捕获设备拍摄被检者眼球动作来获得瞳孔移动影像，由图像处理來获得眼球运动状况及相关眼球信息，分析眼球移动方向及轨迹，完成人眼斜位测试。系统主要由e视标、光散射式遮盖板、直流马达与马达驱动电路板及眼位影像捕获设备所组成，图8所示为光散射式遮眼隐斜视量测系统架构示意图。 图8. 量测系统架构 光散射式遮眼隐斜视量测装置其电路动作方法详述如下：8051单芯片的P1.0和P1.1脚位输出讯号到第一个马达的正负端，P1.6和P1.7脚位输出讯号到第二个马达的正负端，这两个马达分别控制左右眼光散射板翻转动作。由于8051输出的电压讯号太小，以至于无法启动马达，所以接达灵顿放大电路增大电流讯号。设计完成电路首先在开发板执行两个马达启动，并做功能测试。整个电路包含LED指示灯、七段显示器、电源开关、翻转控制开关及8051石英震荡器。马达翻转5秒后暂停10秒，接者再重复一次动作。控制马达程序是利用汇编语言撰写一段无限循环，当8051单芯片感应到翻转按钮通电后，透过PWM方波的切换来控制翻转，翻转速度可以依照PWM方波的频率来设定翻转快慢。 3.1. 光散射式遮眼装置 光散射式遮盖板装置遮盖板共分水平与垂直两种翻转方式分别说明如下。由CCD摄影机、距离感应装置及计算机与分析程序所组成。 1) 水平翻转机构 此光学机构系具有一对视线外框，其系用以架设于双眼前方；一对光散射式遮盖板，系对应该对视线外框，而设于光学机构上，每一遮盖板系可移动至开启位置外侧、水平翻转定位于内侧即被遮眼前，及一段时间再翻转至外侧位置而定位。每一驱动组件系用以驱动相对应之遮盖板，并开启在位置外侧、该遮盖位置内侧之间移动。驱动组件包括控制电子电路系链接至翻转马达而用以控制与驱动光散射式遮盖板动作。眼位影像捕获设备如摄影机系用以进行影像撷取；藉此，当一对遮盖板的其中之一移动至该开启位置外侧，其中之另一移动至该遮盖位置内侧，而呈遮盖左眼不遮盖右眼，并可被眼位影像捕获设备撷取双眼影像，并当遮盖板的其中之一移动至该遮盖位置内侧，且其中之另一移动至该开启位置外侧，而呈遮覆右眼不遮覆左眼，并可被该影像捕获设备撷取双眼影像，系达成运用遮蔽与不遮蔽交换测试，判别左、右眼是否有斜视、斜位之结构者。图9(a)与图9(b)所示分别为水平翻转机构上视与正视图。这个专利特色是具翻转即可进行双眼遮盖交替检测相当方便、单向遮覆便于检测，及单向遮覆便于撷取影像等优点。 图9. (a) 水平翻转机构上视图；(b) 水平翻转机构正视图 2) 垂直翻转机构 此光学机构系具有一对视线外框，其系用以架设于双眼前方；一对光散射式遮盖板，系对应该对视线外框，而设于该光学机构上，该每一遮盖板系可移动至一开启位置上方及一段时间再翻转至遮盖位置下方。每一对驱动组件，系分别对应该每一遮盖板，而设于该光学机构上；该每一驱动组件系用以驱动相对应之遮盖板，并开启位置上方、翻转至遮盖位置下方；驱动组件包括控制电子电路，系链接而用以控制该与驱动翻转马达动作；眼位影像捕获设备如CCD摄影机系用以进行影像撷取；藉此，当一对遮盖板的其中之一翻转至该开启位置上方，且其中之另一翻转至该遮盖位置下方，而呈遮覆左眼不遮覆右眼，同时被CCD影像捕获设备撷取双眼影像，并一对遮盖板的其中之一翻转至该遮盖位置下方，且其中之另一翻转至开启位置上方，而呈遮覆右眼不遮覆左眼，同时被CCD影像捕获设备撷取双眼影像，系达成运用遮蔽与不遮蔽交换测试，判别左、右眼是否有斜视、斜位之结构者。图10所示为垂直翻转机构正视图。 图10. 垂直翻转机构正视图 3.2. 光散射式遮盖板 光散射式遮盖板依据环境光与使用者需求，可以选择所需规格，一般雾面结构扩散板有好几种规格，表2所列为雾面结构扩散板。扩散板光散射机制为光经过不同折射率介质，因为折射率差异，产生折射、反射、吸收及散射，入射光的光重新分布形成漫射，造成光散射效应。一般扩散板有三种制造方式：1) 基板中添加散射粒子，添加重量组成比约1%~5%之间，利用基板与散射粒子的折射率差，以达到散射均匀光效果。2) 使基板表面粗糙化，利用基板不规则表面与空气间的折射率差，以达到表面光扩散效果，此方法较难产生高雾面效果，需复合式几何构造才能提高雾化，也有视角问题。3) 基板表面涂布含扩散粒子涂料，可为单面或双面的涂布，利用涂布于基板表面与空气间的折射率差，以达到扩散均光的效果，依照光源安装位置，以较密的扩散点印刷或扩散涂料涂布，增加对灯管的遮蔽性与提升亮度均匀性。添加扩散粒子影响光散射能力的因素为扩散粒子与基板树脂间折射率差异、扩散粒子的添加量与粒径分布及扩散粒子的形状。 Table 2 Specification of matte diffusing plate with fog surface structur 材质 厚度 穿透度 应用方式与产品特色 1 PS 1.5 mm 95% 高穿透度光学设计 2 PS 1.5 mm 90% 高穿透度与高均亮度达到最佳平衡 3 PMMA 1.8 mm 92% 高耐候性，抗UV光线，不易黄化 4 PMMA 1.8 mm 87% 高耐候性，抗UV光线，不易黄化 6 PC 1.5 mm 90% 耐热性高，耐冲击性强，高穿透度， 表2. 雾面结构散光板规格 备注：PS，PMMA及PC全名分别为Polystyrene，Polymethyl methacrylate，Polycarbonate。 3.3. 眼位侦测与追踪 眼球移位侦测包括眼位侦测与追踪及眼位判定，眼球侦测使用CCD摄影机对眼部及特征进行拍摄，眼部特征包括瞳孔、眼角上下、眼睑及眼眶中心，撷取这些信息将眼部初始位置精确定出，并制成比对图像数据。眼部追踪则由此初始位置撷取小区域做关联性运算，并更新区域里内容。眼部搜寻使用霍氏转换以侦测任意形状的曲线，系把影像中的点转换至参数空间做处理，将直线的侦测简化为在参数空间的一些特征点的侦测。另一种可变形样板眼部搜寻系指任意形状的比对，可无限制搜寻目标之几何结构，凡符合其限制处，像是边界的连续性或平滑度等特征，皆能被找出。眼位侦测依据眼部特征如瞳孔与眼睛外型当样板，当被检者靠近或远离CCD摄影机只要做比例放大或缩小，即可由原始样板找出眼球信息。至于眼位追踪方法系撷取第一张影像，在得知瞳孔位置后，便以之为准和其后之影像做相关度计算，并实时更新眼位，由这些不同眼位信息而获得其移位量。
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user: 4. 实验方法与结果 实验方法首先以光散射式遮眼装置量测正常人已知眼球移动距离，做为确认此装置功能是否正常，之后并进一步由眼科医生确诊隐斜视被检者进行测试。 4.1. 光散射式遮眼装置功能确认 第一阶段实验，10个正常人眼球做规律移动，左、右眼眼球移动依次先由左向右移动，停留一段时间，再反方向移动，即右向左移动。被测者与眼位影像捕获设备距离200公分，连续做10次。被测者戴上水平翻转机构的光散射式遮眼装置，首先光散射式遮盖板遮住被测者左眼，遮盖时间五秒。五秒后移开遮盖板停留时间三秒，之后再遮盖右眼，总共10次。使用眼位影像捕获设备拍摄做规律移动的眼球，全程进行监视与录像。经实验结果10个正常人眼球规律移动与拍摄结果是一致。表3所列为10个正常人眼球做规律移动测试数据，经确认具遮眼功能，又能观测眼球移动。表3所列的第二循环被测者是第一循环10个正常人，眼球移动与第一循环相反。参与实验10位被检者无隐斜视及任何眼疾，仅有近视屈光不正，年龄分别在20~30岁，男性7位女性3位，视力为−2.00D~−3.50D。 Table 3 Light-diffuser cover the eye for the eye movement testing devic 人数 眼球移动状态 测试结果 第一循环 1~5 左向右移动，再右向左移动 正确 6~10 左向右移动，再右向左移动 正确 第二循环 1~5 右向左移动，再左向右移动 正确 6~10 右向左移动，再左向右移动 正确 表3. 光散射式遮眼装置用于眼球移动测试 4.2. 隐斜视被检者测试 参与实验被检者是经眼科医生提供隐斜视处方，本实验架设与前实验相同，被检者脸部必须固定，眼睛注视距离6米处视标，眼位影像捕获设备拍摄被遮盖眼球移动并测量移位量。被检者戴上水平翻转机构的光散射式遮眼装置，遮盖板遮盖被测者左眼，遮盖时间五秒。五秒后移开遮盖板，停留时间三秒，之后再遮盖右眼，总共5次。参与实验两位隐斜视被检者斜位量分别为8 Δ (棱镜度) BO与5 Δ (棱镜度)BO，检测结果如表4与表5所列。因为棱镜量测单位测定值最小单位为1棱镜度，眼位影像捕获设备测试位移量取至mm小数点第1位。实验过程中隐斜视被检者在放松与不放松情况下，综合验光仪测试值会有1棱镜度变动。隐斜视棱镜度计算所用到数据眼球旋转中心至角膜距离7.7 mm，1 △ 为0.57度。 Table 4 8ΔBO test data of subjects with heterophori 方式 次数 光散射遮盖板 综合验光仪测试数据( Δ ) 眼球移动状态 移位量(mm) 计算数据( Δ ) 1 左眼BO 1.1 8.1 7 2 左眼BO 1.1 8.1 8 3 左眼BO 1.1 8.1 8 4 左眼BO 1.1 8.1 8 5 左眼BO 1.0 7.4 8 表4. 8 Δ BO隐斜视被检者测试资料 Table 5 5ΔBO test data of subjects with heterophori 方式 次数 光散射遮盖板 综合验光仪测试数据( Δ ) 眼球移动状态 移位量(mm) 计算数据( Δ ) 1 左眼BO 0.7 5.2 5 2 左眼BO 0.7 5.2 5 3 左眼BO 0.7 5.2 5 4 左眼BO 0.7 5.2 5 5 左眼BO 0.7 5.2 5 表5. 5 Δ BO隐斜视被检者测试资料 经实验量测结果再与眼科医生提供处方相比较，测试数据具一致性。综合验光仪使用的眼用棱镜或一般棱镜棒棱镜度最小单位皆为1棱镜度，本研究方法直接量测被检者配戴光散射遮眼棒时眼位移位量，如果产品商品化将可更方便隐斜视量测与提升精度。
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user: 5. 结论 本研究之目的在于建立一种斜位快筛光散射式遮盖技术，利用遮盖板翻转即可进行双眼遮盖交替检测、单向遮盖检测及检测期间眼球运动影像撷取等优点。所欲解决之问题系在于传统遮眼棒产生之遮眼棒完全遮光、遮盖时被测者与验光师都无法看到对方、遮左眼换右眼时需移动遮眼棒、单片式遮眼镜片穿透率零、眼位移动需从侧面看而无法定量与记录，以及无法调整瞳距等。利用此装置可有效及快速筛检幼儿斜视。本装置若能朝简单设计及更优化结构发展，且可达到原有检测功能，则能更精确及提早发现斜视。
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user: 摘 要 作为成都平原上历史悠久的大型水利工程，都江堰能够长期维持运行并稳定地带来效益离不开相应的水政管理体系与运行机制。但是传统的管理方式只是着眼于使得都江大体能够发挥作用，难以兼顾和解决数量繁多的各支渠民堰之间的矛盾与纠纷。近代都江堰灌区水利管理机构发生变革，灌区各县在四川省府的指令下纷纷成立水利委员会，负责民堰管理，数量众多的民堰不再完全由堰户自修而纳入县级政府的例行性政务中。虽然都江堰灌区各县水利委员会有明确、统一的机构设置和管理方式，但是，当国家权力向水政管理渗透时，一开始还是遭到了地方绅民的抵制。在四川省政府和各县水利委员会的努力下，都江堰灌区的水利事业得到了更好的发展，水利会也更为地方绅民所接受，我们可以从这种变化中看到，近代国家权力在水政管理中的不断扩张以及基层水政管理由传统向近代化的转变。 关键词 :近代时期，都江堰，水利委员会 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 水利事业的发展自古以来都是中央与地方政府关注的重点。都江堰作为大型水利工程，一直为成都平原的农耕、航运、防洪等方面发挥着稳定的效益。随着近二三十年水利史研究的兴起，对于近代都江堰灌区的水利管理的研究也慢慢进入大众视野，涌现出一批学术成果。这些研究着重讨论近代四川省政府对于都江堰官堰的管理，但是对于都江堰的基层管理组织的近代化转变，以及其对于都江堰水利事业发展的意义方面的研究，还有待深入挖掘。 自都江堰修建以来，历朝历代都很注重对其的维护与管理。但是传统的管理方式只是着眼于使得都江大体能够发挥作用，难以兼顾和解决数量繁多的各支渠民堰之间的矛盾与纠纷。清代至民国前期，都江堰的管理形成两套体系——官堰和民堰。渠首枢纽至淄区上游各干河分水枢纽属于官堰，设置专业管理机构；支河(渠或称堰)及其以下的各级渠道、堰、沟均为民堰。民堰以支渠为单位，形成相对独立的管理体系。川政统一之后，四川省水利行政管理机构形态发生了变化，之前众多的“民堰”不再完全由堰户自修而纳入县级政府的例行性政务中。本文通过讨论民国时期都江堰灌区的基层管理组织的变化，探讨国家在基层水利事业管理的介入在何种意义上存在并发生作用，分析国家介入地方社会的影响。
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user: 2. 从“抵制”到接受——水利委员会的成立 民国七年(1918年)，四川省政府颁行政令，要求各县成立水利研究会，该水利管理机构还未直接参加各民堰的管理，各地民堰的管理以地方自治即民众自主管理为主，但水利研究会的机构设置，人员选任机制，工作职责并不明确，无法充分发挥其对于地方水利的管理效能。 1935年，国民政府颁布《统一水利行政及事业办法纲要》，规定各县水利行政由县政府主管。在此法令基础上，1936年四川省政府也下令要求各县设置水利委员会 [ 1 ]，于是各县开始在水利研究会的基础上改设水利委员会，但是，因为水利委员会的成立及其负责人由政府负责管理和委派，地方绅民一开始并没有接纳。1937年1月新津、彭山、眉山的绅民共12人上呈四川省水利局，称：“窃彭新眉水利委员会一席，自周建刚接任以来，迄今一载有余，毫无成效，既属尸位素餐，更将一切应办事务委托县中一般流痞负责办理，任所欲为，不仅无益，而且害大，倘再长此以往，则地方前进何勘设想，民等不能坐视糜难，特此联名呈请派换，并察县中绅民许详麟精干老成，遇事不苟，曾在社会服务多年，颇著成效，故特联名呈请” [ 2 ]。周建刚为省水利局的水利工程师，深谙水利，但还是遭到了地方绅民的反对，可见当国家权力企图渗透基层水利社会时，遭到了地方社会的抵制。这是由于川政统一之前，四川省一直处于军阀混战的状况，省库如洗，政府对于都江堰灌区的拨款一度停发，各堰只能自行筹集经费进行堰务的维护，在政府权力较弱时，地方自治能够更有效地维护乡村水利社会秩序。所以经历过战乱的人民，由于对政府权力的渗透一度不愿接纳。 实际上，各县水利研究会的编制和行政关系缺乏统一的规范，在堰务管理方面的效率较低。1937年，崇庆县农会呈四川省水利局，称：“本县水利研究会，自民国八年成立以来，迄今十有七年，并未改选一次，其职员系腐败不勘者流，查初设立之由，乃专为监视都江堰工程而设，其他堰务，则不予闻。惟查本县农田，七十余万亩，都江堰灌溉区域，仅五分之一，而他堰水量又不如都江堰之富，堰现亦与都江迥异，故各堰历年所受旱灾不浅，本年旱灾尤甚往昔，现据农民纷纷请求，组织水利会，以资倡导水利，而救旱灾，本会未得章则，无从答复，用是呈请” [ 3 ]。 1939年四川省政府颁布《各县水利委员会设置办法大纲》，1940年，四川省颁发《修正四川省各县水利委员会设置办法》，办法对民堰的管理主要是对堰长人选、任期、变换程序和主要任务作了原则性的规定 [ 4 ]，但因各县具体条件不同，各县成立水利委员会的时间亦有差别。 根据民国三十二年(1943年)四川省政府颁行的《四川省各县水利委员会设置办法》，规定各县设置水利委员会，该会下设总务股、设计股、工程股及考核股，主要职责为：振兴水利，防止水患，培养水源，凿塘、掘井、蓄水、防旱；兴办水利工程并征工；筹集工程经费；办理并考核水利贷款；调解水利纠纷；核议工程预算及解决；考核工程成绩，提请奖惩等事项 [ 5 ]。基于此项规定，灌区各县水利委员会先后完成改组，但由于各县地理位置、区域大小、用水方式等情况迥异，所以在机构设置方面并不完全按照上述方式进行，在实际操作中会对原定组织条例中不适用的地方进行调整。如双流县水利会下设总务、工程、考核三股 [ 5 ]，新津县水利会仅设总务、财政两股。 在人员设置方面，各水利委员会设主任人委员1人，以各县主管科科长兼任为原则，其水利关系重要县份得由县长兼任，委员人数为二十一人至四十五人 [ 5 ]。委员任职资格包括：一、由水利工程专科学校毕业服务两年以上者；二、由土木工程及农林专科学校毕业服务两年以上者；三、曾办水利工程成绩卓著者；四、关于水利之著述有特殊贡献者；五、现充各堰堰长富有经验学识者；六、曾任水利职员无劣迹者 [ 5 ]。如眉山县于1945年成立水利委员会，委员会成员共45人，都是本地人，学历较高，大多数身兼或曾担任官职，其中约20人为地方士绅，所占比例接近一半，由此可见，水利委员会虽然是官方设立的水利行政机构，其本质是官绅合作的产物。
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user: 3. 由接受到认可——水利委员会与都江堰灌区水利事业 民国时期都江堰灌区各县的民堰堰务运行和维护主要靠水利委员会上通下达，以保持灌区堰务的正常运作。水利委员会一般情况下不会直接对民堰进行管理，而是作为“中间人”的角色，协调本县都江堰灌区及本县受益的其他水利工程岁修事宜，以及水利纠纷事项。所以水利委员会对于灌区水利发展主要体现在两个方面：岁修和调解水利纠纷。 民国前期，都江堰灌区的岁修除官堰外，数量庞大的民堰的岁修管理则是由县级水利研究会负责办理。但各县水利研究会的编制和行政关系缺乏统一的规范。隶属关系方面有的县水利会隶属于农会，如1936年新繁县农会呈称“查水利研究会，向由农会办理” [ 6 ]；有的隶属于县政府建设科(局)，如广汉县水利会即“隶属于广汉县建设局” [ 7 ]。川政统一前，各县水利研究会因经费困难、组织软弱、职权甚狭，导致岁修工程效率低下，“成立以来，将近二十年，既无成绩可言更乏旧案可稽” [ 5 ]。1939年《各县水利委员会设置办法大纲》和1940年的《修正四川省各县水利委员会设置办法》颁布后，各县水利委员会的组织结构和职能终于实现了统一化、标准化。一般由总务股负责岁修工程经费的预算、计算造报及筹集，以及监督各水利分会埝款或贷款的保管、支用；设计股负责地方水利工程的查勘、测量，建设计划、调整方案的编制和拟定等工作；工程股职掌岁修的征工，材料、工具的购置与保管，施工及监工，岁修效率和质量远优于之前。各县水利委员会成立后，都江堰灌区水利工程建设得以顺利进行，1940~1943年，白马堰完工，扩灌三百多亩。1942~1946年，花费五年多时间，导江堰修成，扩大灌溉面积达五千亩 [ 8 ]。由此可见，县级水利行政组织因编制合理、组成结构的多元，经费充足等因素，在民堰岁修方面的专业技术水平、执行能力和工作效率与之前的水利研究会相比均显著提升。 除了负责各民堰、渠的维护及岁修工程之外，水利委员会还有一项重要职责就是调解水事纷争。粮民之间的用水纷争是民国时期都江堰水利纠纷的主要纠纷类型，而粮民之间的冲突往往是因为在用水过程中维护自己的利益所导致。传统中国司法理念中，民事纠纷被认为时微不足道的小事，所以基层政权在解决纠纷时，通常采取“息讼”手段，通过私下调解来使纠纷双方和解，水利会委员一般由当地官吏、士绅构成，这些人代表了乡村社会的精英，他们在当地拥有一定话语权，因此，由他们负责调解纠纷也能够被矛盾双方所接受。如民国三十六年(1947年)秋天，绵竹县清道乡贺家堰遭遇洪水，沟道被冲毁数十余丈，“登时无水灌田”。堰众经商议后决定新开沟渠以资灌溉，最终商定在粮民李良襄，刘厚疆之田内开辟堰沟。但李刘二人最终拒绝此项意见，他们认为新开此沟不仅妨害主权同时对农田也妨害甚大，两方争执不下，堰沟无法开辟。于是绵竹县府派水利会人员前去查勘并从中调解，两次派员勘察后，认为确有由李良襄刘厚疆田界开沟之必要。依照水利法施行细则第廿四条“兴办水利事业，如有使用他人土地之必要时，得按照时价购买其土地”之规定，饬将修埝道所占李良襄刘厚疆之田土面积按照时价购买，之后由水利会组织邀请李刘二家到场商洽购买价格 [ 9 ]。水利委员会的调解之所以行之有效，一是由于如果将水案闹到官府，诉讼成本会大大提高，二是由于调解人的身份为乡村社会精英，其身份具有权威性，经过其调解之后做出的决定也更能为矛盾双方所接受。 总之，在水利委员会的工作与协调下，民国时期都江堰灌区水利事业得到了一定的发展，各支渠民堰的繁多的情况下，维护堰渠的正常运作与调解堰民的关系方面，水利会委员会都做出了一定贡献。然而，由于其从民间自发组织转变为官方机构，尤其是民国时期法律制度不够健全，水利委员会内部也出现了一些贪污、腐败的丑闻。但是总体来说，水利委员会由民国初年的水利研究会不断地发展，最后成为政府水利行政管理体系的有益补充，在该时期水利行政和公共工程事业的发展中发挥着重要作用，有鉴于此，到了民国后期，灌区水户已经完全接受了水利委员会对于民堰的管理。
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user: 4. 结语 自晚清至民国，都江堰灌区基层水政管理由早期的以水利研究会之类的基层自治组织为管理者，逐渐被官方下令成立的水利委员会所把持。1935年川政统一之前，整个四川省处于军阀混战的局面，四川省政府形同虚设，官方无法参与基层水政的管理，民间自治成为有效的堰务管理方式。川政统一后，四川省政府开始设立现代化的管理机构，希望通过官方人员管理基层水利事务，但在一开始遭到了人民的抵制，但由于水利委员会为都江堰灌区水利事业发展做出贡献，人民逐渐接受并认可这一管理体制。这一过程实际上是国家权力向基层扩张的过程，体现了近代历史潮流中“国进民退”的历史实情。 我们还可以看到，随着近代社会的不断发展，西方的管理思想逐步传入，在管理理念、管理机制以及管理技术等方面有所创新并取得了一定的成绩，为都江堰的管理从传统到现代的转变起到了积极的促进作用，都江堰灌区的管理体制逐渐步入现代化轨道 [ 10 ]。随着四川省政府各种关于组织水利委员会的政策出台，各地建立水利委员会后，其组织的规范性、人员的专业性逐渐体现出来，旧的基层水利管理体制逐渐被废弃，人民开始接受并认可新的基层管理组织。可见，健全的管理机构和完善的政策法规不仅是水利事业的发展的保障，同时也是落实管理工作的保障。因此，我们今天的社会也应当对基层水利管理组织进行科学的管理，如加强制定行之有效的水利管理制度，明确各部门在水利管理组织中的职责，同时不断学习先进的水利技术和管理方式，进而推动水利事业的发展。同时，国家还应该重视水利人才的培养和发展，民国时期都江堰灌区各县的水利委员明确规定由专业人士担任，在这一规定下，各县水利会引入许多先进人才，且人员各自职责明确，同时学习先进技术，使得都江堰的岁修和水利纠纷调解工作的成效得到明显进步。因此，重视水利人才的引进与培养，也是推动水利事业进步的重要手段。
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user: 摘 要 东林党形成于明代万历年间，创始人为顾宪成，其成员主要是一些在野的或者下野的士大夫。他们秉持着要求改良政治，反对宦官专权，反对矿监税使剥削城市工商业者的信念，坚信“修身齐家治国平天下”的政治格言，在此之上逐渐形成一个以江南士大夫为主的政治集团，其政治活动虽并未挽留早已腐朽没落的大明王朝，但对当时的社会风气却产生了一种鼓舞作用，其思想可以说是开明末实学思潮之先声，具有进步意义，对后世产生深远影响。 关键词 :东林党，顾宪成，高攀龙，实学思想 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 学术史上关于东林党人的讨论非常之多，如何认识东林党人的思想文化和政治活动对社会发展的影响，是涉及整个明代乃至清初历史文化研究的重要问题，近年来，樊树志先生在《东林书院的实态分析——“东林党”质疑》 [ 1 ] 中提出了“东林非党论”，“东林党”这个名称不过是政敌强加于他们的蔑称。这种观点引起了部分质疑，李庆先生的《“东林非党论”质疑》 [ 2 ] 指出不管是从东林党人士自己的表述还是从他们的政治活动来看都明显是一个“政党”，只不过这个“政党”属于一个从中国传统意义上的“朋党”向现代意义上的政党的过渡阶段。不同的视角会有不同的看法，笔者试图从东林党人的思想主张及政治活动在当时乃至后世的作用来认识东林党人的历史影响。有明一代，经济、科技等的发展令人瞩目，他们留下的宝贵的精神财富至今为人称道，然而，不可否认的是晚明时期确实是一个政治上较为腐朽的时期，统治集团内部斗争激烈，门户之争频发。其中，东林党的发展迅速，以儒家正统自居，向宦官集团发起了猛烈的舆论攻击，同时，人们思想迂腐不化的社会现实迫使他们要从思想上找到新的出路，将人们从空疏流弊的心学思想中解救出来，提出挽救时弊的方法只能“实学”，而不是“空学”，从而掀起了明代末期思想变革的高潮。
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user: 2. 社会背景 实学在宋代便已经开始出现，在明代中后期不断兴起，明末清初达到鼎盛时期。实学思想强调经世致用、求真务实，其哲学思想的内涵不断深化、发展，逐渐形成对后世社会发展影响巨大的思想体系。 明朝中期以后，中国封建社会矛盾开始激化，社会文化都发生巨大变化，是一个重要的转型时期( [ 3 ]， p.25)，特别是在万历年间，政治废弛，封建剥削日益加重，人民生活苦不堪言，所谓“明之衰，衰于正、嘉之后，至万历朝则加甚焉” [ 4 ]。明神宗亲政后，怠于临政，急于敛财，任用奸佞，腐朽堕落，宦官操纵朝政，政治黑暗，财政枯竭，竟派出矿监税使剥削压榨人民，横征暴敛，大部分官员唯利是图，“贪酷在在”，可以说是“豺狼遍野，狐鼠盈庭” [ 5 ]，社会矛盾异常突出，群情激愤，人民反抗激烈，大批正直的官员的仕途为宦官所阻，郁郁不得志，于是纷纷退隐山林；且明代之时，专制主义中央集权得到极大加强，朝廷对人们的思想进行极为严密的控制，实行八股取士，使科举制度完全沦为读书人追求功名利禄的工具，八股取士极为钳制文人的思想，使知识分子只知专心于读圣贤书，不昧实际，这成为明代空疏之风盛行的重要原因之一，王阳明的心学更加风靡，于是，这些无法在仕途上一展抱负的官员只能醉心于谈论心性，崇尚空疏的阳明心学，提倡佛学的空无理论，教育人们逃避现实、享受自然，这种不务实际、沉迷空谈的社会风气严重冲击了儒家的经世致用思想，造成了社会思想的动乱，一时间，王学之流弊越来越深。
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user: 3. 东林党人的实学思想 面对民生困苦的形势，朝野的一些有识之士挺身而出，针对当时高谈空谈虚妄思想的理学家们，发出了反对空谈心性、强调经世致用的倡议，江南东林书院则成为谈论学识的舆论中心，在朝在野的各种人物聚集其中，形成强大的舆论攻势，时人称之“东林党”，顾宪成、高攀龙便是其中的突出代表。他们从封建正统思想出发，追求一种“认真”和“实际”的精神，在学术上体现为一种以“务实”为核心的求实之风，反对王学末流弃儒入禅、空谈心性，对王阳明的空疏的心学进行了批判，掀起一股“求实”的时代精神思潮，如梁启超所言“凡一个有价值的学派，已经能够成立而且风行，断无骤然消灭之理，但到了末流，流弊当然相缘而生。继起之人，往往对于该学派内容有所修正，给他一种新生命，然后可以维持于不敝”( [ 6 ]， p.35)。高攀龙、顾宪成提倡格物，以挽救空谈之弊，算是第一次修正。 顾宪成因在“争国本”事件中触怒神宗和得罪内阁首辅王锡爵而被革职，与高攀龙等一众好友复立东林书院，在东林书院讲学，倾力于重整学术，与空谈心性的玄虚之风进行了激烈的论争，其中，东林书院的办学宗旨很好的体现了顾宪成等人的思想主张。东林书院的创办意为“正本清源”，弘扬孔孟以来的儒学正统思想，主要倡导“志在世道”，提倡实学。顾宪成认为王阳明“其势必至自专自用，凭嗜聪明，轻侮先圣，注脚六经，高谈阔论，无复忌惮”( [ 7 ]， p.458)，对其心学强调的“心即理也”、“心性合一”等思想发起猛烈的攻击，他认为“此窍一凿，混沌几亡，往往凭虚见而弄精魂，任自然而藐兢业，陵夷至今，议论益玄，习尚益下，高之放诞不经，卑之顽钝而无耻” [ 8 ]。针对王阳明心学的顿悟一说，顾宪成强调“四要”，即一要知本、二要立志、三要尊经、四要审机，意为使人们了解并肯定千百年来一脉相承的儒学正统思想，不为空妄虚无之学说所动摇、迷惑，希望读书人回归到程朱理学的主流。面对学问，突出实践，强调求真务实，经世致用，在东林书院的会约中，也明确强调了学问的研究需与躬行实践相结合，反对过去“一心只读圣贤书”的狭隘的读书观，要求“家事国事天下事，事事关心”，着重“讲”与“习”的结合，讲学术与实践联系起来，而不是脱离一切的空谈心性，在《小心斋札记》中又说道“官辇毂，念头不再君父，官封疆，念头不再百姓上。至于水间林下，三三两两，相与讲求性命，切磨德义，念头不在世道上，即有他美，君子不齿也。”( [ 7 ]， p.148)，他希望学问能够在政治生活、社会治理上得到实际应用，对于空谈学问者，他是秉着排斥的态度，与王学末流管志道等人进行了多次激烈的辩论，发扬程、朱的理本体论、性善学说与求实思想，这种求实之思想在一定程度上挽救了明末空谈玄虚之风盛行的弊病，深入推进了明清之际实学思潮的高涨，对后世影响颇大。 在东林学派中，高攀龙是可谓是一个举足轻重的人物，他同时是一个志向高远、有气节的士大夫，对于王学末流之弊端见解深刻，他尊奉程朱理学，认为朱熹的地位可以比肩与孔子，对王阳明“扫闻见以明心”、“闻见之知” [ 9 ] 的说法表示反对，他认为“闻见之知”虽是“知之次”，但仍应要引起足够的重视，正如孔子所说“多闻从善，多见而识”。他在学术上的观点与顾宪成颇有相似，还进一步提出格物的对象应该包括自然界的天地乃至一草一木，也包括人生的哲理，同时重视儒学正统地位，强调有用之学，把格物致知的修身观与个人道德相结合，认为学问必须躬行实践才有益，呼吁人们将书本知识应用于实践。在做学问时强调事实依据，反对虚假空谈，强调要得到“有用之学”，必须既重视“学”，又重视“习”的实践过程 ，认为只有踏踏实实地去实践，才能得到应有的效果，他指责那些不专注实际、空谈虚无之事的儒者既不通事务，又不谙时事，对他们进行了深刻的批评。同时又注重学问与社会实际的结合，关注民生，在东林书院讲学时，不仅进行学术问题上的讨论，还积极的对社会上、朝廷上的一些是非问题进行探讨，整个东林人士或亲身参与政事，或著书立说，积极表达自己的思想主张，无论在朝在野，始终关注着国家大事，关心民生疾苦，真正做到了学以致用。 东林人士主张提倡治国平天下的有用之学。首先，倡导“实学”、“务为有用”，如黄道周之注重“实测”，重视“躬行实践”，强调做学问要注重解决实际问题，不应该把精力寄托于空疏之事，反对空谈“玄理”、照办书本。其次，严厉批判王守仁“致良知”之说，发扬儒家以天下为己任的大爱思想，要求革新、务实、求真、济世，充斥着“兴利除弊”的改革精神，刘宗周早期信奉王守仁之学，晚年改奉程朱理学，批判、否定王学之虚无，提倡“离气无理”的自然观，主张“慎独”，强调自身的正当修养，可以说是对王守仁之“心外无物、心外无理”的一大否定。最后，东林党人不仅对晚明的空虚思想做了批判，也对当时的政治、社会问题进行了进一步的探讨，提出了许多行之有效的主张，譬如顾宪成明确提出，应开通言路，吸纳人才，打破科举考试分贵贱等级的标准，主张应积极选取有才能、爱国爱民之人，革新旧时积弊。顾宪成、高攀龙等致力于“治国平天下”的东林学派人士，志在治世，希望通过自己的舆论活动影响政治，于是他们屡屡上书，抨击朝政，弹劾曾为祸一时的阉党权臣，同时强调选择正直之人的重要性，且注重时刻保持士大夫的气节和个人品德，如高攀龙说：“君子”要“志在世道”，“以天下为己任” [ 10 ]。东林党人还曾建议兴修水利，力图使“各乡饥民，尽赴工作” [ 11 ]，让各乡的饥民都可以参与到兴办水利工程的建设中来，这样既可以解决当时尖锐的游民问题，又可以发展水利事业，对当时的政治稳定、经济发展是有进步意义的。高攀龙等人也很关注商业问题，指出征收商税是侵夺人民之财，认为不应该征取商税，还提出了许多救荒的建议，东林党人还借着魏忠贤势力被清除之际，降低了或取消了许多税种。这些都体现了东林党人“治世救国”的“实学”思想。 面对心学的日益衰败、面对复杂的政治环境，东林党人希望通过复兴朱学，去矫正王学之弊端，也就是去矫正所谓的空谈虚妄之弊政，他们以政治家卓越的眼光看待思想文化的发展，将程朱理学之思想与对现实的改造结合起来，也将政治活动与讲学相结合，由最初对心学的禅化的否定不断发展为对朝政的批判，具有早期启蒙思想的萌芽性质，其影响也从学术领域不断扩展到政治、科学、经济等领域，可以说徐光启之《农政全书》、宋应星之《天工开物》、西方历算学之引入、以及文学艺术上反传统思想之兴起莫不与东林党人实学思想之传播有着密切关联。同时，东林党继承发展了宋明理学的理性传统，弘扬了自由、严谨、务实的思想作风，认为学问必须树立在大众的基础上，必须与实际相结合、与社会相结合，与泰州学派之王学针锋相对，提倡学问之研究必须与躬行实践相结合，以崇实的学术风气，对王学末流所代表的空洞的理学思想进行了深刻的批判，其对心学的深刻批判逐步演变，冲击着旧传统、旧礼教的束缚，继承和发扬了儒学经世致用的传统，并将其发展到一个新的阶段，为后来黄梨洲等人的政治、哲学思想提供了借鉴，也开创晚明以实学与反理学为主体的一代学风，为明清之际的实学高潮的形成创造了有利条件，其影响十分深远。
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user: 4. 结语 东林党的崛起是在晚明政治、经济、社会等多重危机下出现的，他们作为地主阶级的代表，势必是要维护自己的阶级利益，在反对内阁独裁统治、宦官专权的同时，却又恪守传统的程朱理学，维护封建礼法传统，因而他们的进步思想实则有带有很多局限与不足，对封建专制的批判亦程度浅显且十分软弱。但是我们也不能因此否定他们积极的一面，他们继承、发扬了孔孟以来的儒家思想和宋明理学的传统，并坚持与昏庸腐朽的朝廷做斗争，有着反对封建专制独裁的进步意义，并对明清的一些思想家的反对君主专制等思想奠定了基础。同时，由于东林党人在某种程度上成为人民利益的代言者，他们与社会下层人民群众的联系较为广泛，有着比较强大的社会基础，因而其思想主张传播甚远。其在与王学末流和阉党的斗争中形成的治国济民、经世致用等的实学思想，对虚无空疏的不良的社会风气进行了有力抵制，在一定程度上起到了拨乱反正、警醒人民的作用，也将广大读书人从不务实际的桎梏中解放出来，可以说是早期启蒙思想的先驱和启蒙思想的有力传播者，不管是在当时人民的思想觉醒还是对后来黄宗羲、顾炎武的经世致用、民贵君轻等思想的形成都有着极大的借鉴和启迪的意义。 此外，东林党人大多是以清议著称的正直人士，互相以操行砥砺，始终重视气节二字，客观上形成了一种强大的道德舆论力量。他们直言极谏、不畏强权，与黑暗势力做斗争，这种关心天下安危，以天下为己任，舍生取义的气魄和胸怀，以及为民请命，忠君爱国的节操，不断激励着以后的人们，是东林党人给后人留下的可贵的精神启迪，也为我们当前的社会主义建设提供了一些有效的治国理政的方案，对后世产生了深远影响。
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user: 摘 要 为评价瞬时最优AMD控制减震效果，建立了一栋20层结构瞬时AMD最优主动控制的理论分析模型，并利用Matlab语言编制了求解软件。计算结果表明：瞬时主动AMD控制具有明显的减振效果。可以通过调整权重参数Q、R达到目标减振效果。顶层控制力最大，当Q = 1e8、R = 0.1时减振效果较好，顶层控制力幅值为楼面重力荷载7.9%。瞬时最优控制及LQR控制可达到同样效果，动力反应时程几乎相同。LQR控制效果不受采样步长影响，瞬时控制效果受采样步长影响。瞬时最优控制效果受外扰力滞后效应的影响，动力反应有所放大。 关键词 :状态变量，瞬时最优控制，滞后，层间位移，龙格–库塔方法 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 主动控制AMD [ 1 ] 一般是利用液压作动器向被控结构施加反作用力，减轻结构的地震动力反应，液压作动器一端连接到结构，另一端连接到质量块或另一个结构形成相互作用的结构 [ 2 ]。最优控制是为兼顾响应与控制两方面相互矛盾的要求而使其性能指标达到最优的一种控制。确定性的Ricatii开环 [ 3 ] 或开–闭环 [ 3 ] 最优控制中，需要预先知道下一步的荷载，而这通常是不可能的，而Ricatii闭环 [ 3 ] 最优控制中没有考虑外扰力的影响，因此也不能实现真正的最优控制。当系统存在随机内扰与外扰时，这种最优控制称为随机最优控制。对于高阶系统，确定最优控制是很复杂的，难以用解析的形式来表示。而具有二次型性能指标的线性系统的最优反馈控制律则能用解析的形式来表示，计算也相对简单，因而在现代控制理论中占有很重要的地位。瞬时最优控制不需预知外扰力，只与t时刻的外扰力d(t)与前一时刻(t − Δt)的状态量、控制力与外扰力有关，不需要求解Riccatii方程。1987年，J. N. Yang首次提出了瞬时最优控制算法 [ 4 ]；1998年谭平，阎维明，周福霖提出了主动变刚度(AVS)控制系统的瞬时最优控制算法 [ 5 ]；2003年杨飏，欧进萍研究了瞬时最优算法中时间间隔和权矩阵对结构控制反应的影响 [ 6 ]；2011年杨飏，寇捷推导出瞬时最优控制算法的能量平衡等式，进行基于能量法的瞬时最优控制算法的参数分析 [ 7 ]；2015年童少伟基于瞬时最优化控制推导了近似离散瞬时最优化控制算法 [ 8 ]；2016年童少伟，唐怀平基于改进遗传算法，对近似离散瞬时最优主动控制器位置优化进行了讨论 [ 9 ]；2017年李雪平，余超等针对受到非平稳地震激励作用下的连体结构提出一种基于时域显式法的瞬时最优控制算法 [ 10 ]；已有的文献大多偏向于理论研究，却很少对其具体控制效果及影响进行系统性分析，由于振动台试验的成本较高以及实际地震检验的长周期性以及缩尺试验与实际结构的差异性，实际中较难完成对其控制效果的真实模拟，本文以一栋20层结构设置主动控制AMD为例，采用瞬时主动最优控制算法，首先建立其数学模型，然后根据结构动力反应数值计算方法编写求解软件，根据计算结果分析瞬时最优主动控制AMD的减振效果。
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user: 2. 建立运动方程 2.1. 瞬时最优主动控制系统状态方程及控制目标函数 同样可以根据虚功原理或拉格朗日方程建立系统的运动方程如下 [ 11 ]： M z ¨ ( t ) + C z ˙ ( t ) + K z ( t ) = − M { I } x ¨ g ( t ) + H u ( t ) (1) 其中M、K、C、 z ( t ) 、I、 x ¨ g ( t ) 与多自由度运动体系运动方程中的意义相同，H是控制力位置矩阵， u ( t ) 是控制力列向量。 u ( t ) = [ u 1 ( t )   u 2 ( t )   ⋯   u n ( t ) ] T 。 设 x ( t ) = [ z ( t )   z ˙ ( t ) ] ，则(1)式可转化为如下的状态方程 [ 12 ]： { x ˙ ( t ) = A x ( t ) + B u ( t ) + d ( t ) x ( t 0 ) = x 0 (2) 其中： A = [ 0 I M − 1 K M − 1 C ] ， B = [ 0 M − 1 H ] ， d ( t ) = − [ 0 { I } ] x ¨ g (t) 这时采用如下的瞬时二次型目标函数 [ 13 ]： J ( t ) = x T ( t ) Q x ( t ) + u T ( t ) R u ( t ) (3) 要求在 0 ≤ t ≤ t f 的每一瞬时确定 u ( t ) 使 J ( t ) 达到最小值(实际是在每一个采样时间点达到最小值)。通过对(3)式的求解可以得到： u ( t ) = − ( Δ t 2 ) R − 1 B T Q x ( t ) (4) x ( t ) = [ I + ( Δ t 2 ) 2 B R − 1 B T Q ] − 1 [ T D ( t − Δ t ) + ( Δ t 2 ) d ( t ) ] (5) 这样就确定了瞬时最优控制力 u ( t ) 及 x ( t ) 。可以看出 u ( t ) 只与同步的状态变量 x ( t ) 有关。将(5)代入到(4)中，又可以得到： u ( t ) = − ( Δ t 2 ) R − 1 B T Q [ I + ( Δ t 2 ) 2 B R − 1 B T Q ] − 1 [ T D ( t − Δ t ) + ( Δ t 2 ) d ( t ) ] (6) 由此可见，瞬时最优控制的动力反应状态变量x(t)只与前一步的动力反应 x ( t − Δ t ) 及前一步的控制力 u ( t − Δ t ) 以及同步的外扰力d(t)有关。同样，u(t)也只与前一步的动力反应 x ( t − Δ t ) 及前一步的控制力 u ( t − Δ t ) 以及同步的外扰力d(t)有关。这时只是一种名义上的瞬时最优控制，并不是完全的最优控制，其原因在于与控制力u(t)同步的外扰力d(t)或运动状态变量x(t)是不能预先知道的，实际采取的控制措施不可避免地存在时滞和误差。优点是在于求解x(t)时不需求解Ricatii方程，计算耗时可以极大缩短。使控制的时滞减小，容易实施。 2.2. 瞬时主动最优控制地震动力反应计算 对所采取的控制措施减震效果的检验及评价的途径有实际地震检验、振动台试验 [ 13 ] 和数值模拟。由于振动台试验的成本较高 [ 13 ] 以及实际地震检验的长周期性 [ 14 ]，在这里采用数值模拟的方法验证以上瞬时最优控制算法的减震效率。 将当前控制力 u ( t ) = − ( Δ t 2 ) R − 1 B T Q x ( t ) 施加到结构上，由于u(t)并不是最优控制力，因此这时在d(t)为已知的条件下，也不能采用 x ( t ) = [ I + ( Δ t 2 ) 2 B R − 1 B T Q ] − 1 [ T D ( t − Δ t ) + ( Δ t 2 ) d ( t ) ] 计算结构动力反应状态变量，而应该是将u(t)看作是一种外力，根据结构体系动力反应计算方法(如CDM法、Newark-β法、Runge-Kutta法)计算。
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user: 3. 计算实例与结果分析 为评价瞬时最优控制算法的减震效果，最可行的办法是采用结构模型振动台试验，也可以采用数值计算预测的方法，根据计算结果检验瞬时最优控制算法的减震效果。在这里为方便起见，根据结构动力反应运动方程的预测结果，评价瞬时最优控制的减震效果。 以一栋20层建筑结构为例，如图1所示，简化成一个20个集中质量的离散多自由度系统。结构基本参数有 m i = 2933   t ， k i = 28950000   kN / m ，其前三阶振型如图2所示。阻尼矩阵采用振型阻尼比为0.05时的Rayleigh阻尼的形式 [ 15 ]。输入地震波为El-centro波，最大水平地面加速度为4.0 m/s 2 。 图1. 结构模型平面图 图2. 前三阶振型图 Table 1 Control mode vs seismic dynamic respons 层间 (楼层) Q = 1e8， R = 0.1 Q = 1e9， R = 0.1 无控制 层间位移/mm 效率 /% 楼层加速度/m∙s −2 效率 /% 层间位移/mm 效率 /% 楼层加速度/m∙s −2 效率 /% 层间位移/mm 楼层加速度/m∙s −2 0-1(1) 14.32 39.322 7.59 −190.80 4.30 81.78 8.02 −207.28 23.60 2.61 1-2(2) 14.13 39.356 7.79 −52.15 4.32 81.46 8.03 −56.84 23.30 5.12 2-3(3) 13.80 39.738 7.53 −1.89 4.34 81.05 8.06 −9.07 22.90 7.39 3-4(4) 13.35 40.135 8.16 13.38 4.35 80.49 8.09 14.12 22.30 9.42 4-5(5) 12.85 40.509 9.01 20.97 4.34 79.91 8.10 28.95 21.60 11.40 5-6(6) 12.39 38.297 9.20 28.68 4.31 78.54 9.00 30.23 20.08 12.90 6-7(7) 11.83 40.253 9.04 35.43 4.27 78.43 7.83 44.07 19.80 14.00 7-8(8) 11.14 40.108 9.97 32.18 4.19 77.47 7.64 48.03 18.60 14.70 8-9(9) 10.32 39.649 11.06 31.30 4.10 76.02 7.47 53.60 17.10 16.10 9-10(10) 9.48 39.231 11.75 32.08 3.98 74.49 7.27 57.98 15.60 17.30 10-11(11) 8.97 36.383 11.98 32.70 3.83 72.84 7.05 60.39 14.10 17.80 11-12(12) 8.49 34.692 11.82 33.60 3.65 71.92 6.90 61.24 13.00 17.80 12-13(13) 8.02 34.262 11.30 33.92 3.44 71.80 7.14 58.25 12.20 17.10 13-14(14) 7.50 33.628 10.46 35.43 3.18 71.86 6.89 57.47 11.30 16.20 14-15(15) 6.85 33.495 10.26 33.38 2.86 72.23 6.54 57.53 10.30 15.40 15-16(16) 6.04 32.889 10.25 34.30 2.47 72.56 6.49 58.40 9.00 15.60 16-17(17) 5.07 32.669 11.13 31.72 2.02 73.17 6.46 60.37 7.53 16.30 17-18(18) 3.95 32.363 11.99 33.02 1.54 73.63 6.45 63.97 5.84 17.90 18-19(19) 2.71 32.08 12.77 33.49 1.04 73.935 7.66 60.10 3.99 19.20 19-20(20) 1.37 32.178 13.17 34.15 0.53 73.762 8.62 56.90 2.02 20.00 表1. 控制方式与地震动力反应 注：某一控制方案的减震效率是指相对于无控制方案而言。 图3. 结构地震动力反应时程 从图3和图4及图5可以看出，当Q = 1e8， R = 0.1~1.0时，AMD瞬时最优控制具有明显的减振效果。若要达到理想的减振效果，可以通过调整权重系数Q、R来实现。最极端的状态是可以完全实现减振补偿，但也一定会付出极高的成本。当状态变量权重系数Q增大时，动力反应数值减小，减振效果增加，反之减振效果减小；当控制力权重系数R增大时，动力反应数值增大，减振效果减小，反之减振效果增加。实际控制系统设计时，需要根据目标减振效果与允许付出的成本，通过反复试算确定。 图4. 权重Q值与结构地震动力反应最大值 图5. 权重R值与结构地震动力反应最大值 结合表1及图5可以看出，采用瞬时最优控制后，底部楼层加速度反而有放大的现象，而上部楼层的加速度减震效果也没有位移及速度的减震效果明显，与LQR主动最优控制类似。这是因为二者都是以系统运动状态变量为控制目标，因此加速度反应减震效果不明显。 图6. 权重Q值及R值与楼层控制力幅值 从图6可以看出，每个楼层的控制力幅值随减振控制效果的提高而需要增大。最大的控制力发生在顶层。当取Q = 1e8、R = 0.1时(减振效果如表1最后一行所示)，顶层控制力的幅值达到2300 kN左右。为本层楼面重量(或等效重力荷载代表值)的7.9%，楼层越高，楼层控制力与楼层重力比值越大。楼层控制力占楼层地震反应惯性力的比值分布也基本遵从这一规律。 从图7及图8可以看出，理想瞬时最优控制反应(以同步外扰力作用计算得出)与实际瞬时最优控制动力反应(以前一步外扰力作用计算得出)存在一定的差别。由于二者存在时滞，因此实际瞬时最优控制相对于理想瞬时最优反应有所增大。但产生的误差对于土木工程结构控制来说也许可以接受。若要消除或减小误差，必须采用改进的控制策略。具体可参照实时拟动力控制中的处理方法。 本文考虑的情况是在每一楼层都设置AMD减震装置，只是为了将计算结果做一个全面、通用化的对比。在实际控制方案设计时不需要每一楼层都设置控制装置。这时只需要将相应AMD的质量、弹簧、阻尼器或AMD的控制力撤去，使其值为0，就可以计算相应的地震动力反应，考察评价其减振效果，这里不详细介绍。 图7. 理想瞬时与实际瞬时最优控制地震动力反应比较示意图 图8. 理想瞬时与实际瞬时最优控制地震动力反应比较示意图