超弹性弦的端口哈密顿表述与保结构离散化

端口哈密顿(PH)系统为复杂动力系统的建模、分析与控制提供了框架，其中复杂性可能源于多物理耦合、非平凡域及多样非线性。PH 表示的主要优点在于显式表述功率接口(即所谓端口)，其允许以功率保持方式互连子系统，从而以模块化方式组合灵活多体系统。本工作中，我们给出具有非线性材料行为的几何精确弦的 PH 表示。进一步，利用保结构离散技术建立了相应的有限维 PH 状态空间模型。采用混合有限元，半离散模型在离散层上保留了 PH 结构及端口(速度与力对)。此外，使用离散导数以获得能量一致的时间步进方法。在一个代表性示例中研究了新构建模型的数值性质。所开发的 PH 状态空间模型可用于保结构仿真、模型降阶以及前馈与反馈控制设计。