随机参数智能桁架结构振动控制中主动杆的优化配置

该文研究压电智能桁架结构振动主动控制中结构物理参数，作用荷载和控制力同时具有随机性时，压电主动杆的最优配置和增益优化问题，采用智能结构的状态空间模型建立了以最大耗散能准则来基础的目标函数，建立了具有动应力，动位移可靠约束的主动杆的优化配置和增益优化模型，对结构动力响应的数字特征进行了推导，并通过一智能桁架结构的优化配置计算，说明该优化配置模型的合理性和有效性。     

主动桁架模态的试验研究

以一个78杆空间桁架为试验模型，研究线性主动结构构型的试验问题。对构型主动结构及特性分析的试验技术做了实践。采用耦合模态空间的二次型最优控制算法，利用压电堆作动器，构型了主动桁架。采用dAPACE半实物物理仿真操作平台，分别测试了被动桁架和主动桁架的模态振型和模态参数，并测试了主动桁架在随机激励作用下的传递函数。结果表明，主动结构由于引入了控制系统而使得结构的阻尼增大，同时由于在压电作动器附近的杆单元的模态受到抑制，所以主动桁架的模态与相应的被动桁架的模态存在着较大的差别。     

遗传算法在主动构件优化配置中的应用

本文讨论采用遗传算法研究智能桁架结构主动的优化配置问题,首先基于主动构件输入矩阵的奇异值定义目标函数,为了避免因遗传算法中交叉和基本变异操作产生违 反约束条件的个体,本文提出了一种强制变异方法。并通过数据算例表明了这些方法的有效性。     

压电主动杆位置和增益在随机智能桁架结构振动控制中的优化

对结构物理参数、几何尺寸、作用荷载和控制力同时具有随机性时 ,随机压电智能桁架结构中主动杆的配置位置和闭环控制系统增益进行了优化 ,基于系统最小储存能 ,构建了具有动应力、动位移可靠性约束的主动杆配置和控制增益的优化模型 ;并对结构动力响应的数字特征进行了推导。通过算例 ,验证了该优化配置模型的合理性和有效性 ,获得了若干有意义的结论。     

基于Stewart平台的大柔性空间桁架结构振动控制

针对大柔性空间桁架结构的振动主动控制问题,提出一种根部测控一体化方案,即采用CCD相机在桁架根部对桁架振动进行非接触式测量和采用Stewart六杆并联平台固连在柔性桁架根部作为主动设备进行振动控制。采用ADC自适应控制算法,并基于dSPACE实时仿真系统,搭建了振动控制实验平台。文中使用音圈电机激振器分别作为外扰和内扰,激发柔性桁架的低阶模态,通过视觉测量系统测得振动信号,采用Stewart平台在桁架根部对振动进行抑制。低频外扰谐振实验,桁架振动振幅衰减87.7%;低频内扰谐振实验,桁架振动振幅衰减91.8%。实验结果证明文中提出的桁架振动根部测控一体化方案的有效性,尤其适用于空间可展开结构的振动控制。     

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型的获取是一个既有理论意义又有工程背景的设计问题。由于钢筋混凝土材料的特殊性,特别是混凝土拉压性能极端差异的特点以及变量的离散性使得问题复杂化。介绍了一种基于演化原理的结构优化算法——演化结构优化算法(GESO算法),这种算法通过以一定的概率淘汰构件中利用率不高的材料获取构件的优化桁架模型。在计算中考虑钢筋混凝土构件的受力特点,充分发挥钢筋受拉和混凝土受压的优势,给出能反映钢筋混凝土深梁工作机理的拓扑优化桁架模型。给出的钢筋混凝土简支梁和开孔深梁的计算实例,说明了方法的有效性和可行性。     

智能柔性构件振动改进多模态正位置反馈控制

为实现较少致动器数目下柔性构件多个振动模态的主动控制,基于力学原理及模态理论建立智能柔性构件动力学方程。在研究单模态PPF控制器性能特点及稳定条件基础上,提出考虑不同模态权重的改进多模态PPF控制器。采用根轨迹法分析系统的闭环阻尼特性确立各阶PPF控制器最佳控制参数并进行数值仿真;搭建实验平台验证相关分析及控制策略的有效性。结果表明,所提考虑模态权重的改进多模态PPF控制器利用单组致动器能有效抑制柔性梁构件的多阶振动模态、显著缩短柔性构件振动的衰减时间。实验中柔性构件的衰减时间由6 s减少为2.5 s。实现较少数目致动器下柔性构件多阶弹性模态的振动主动控制。     

压电智能桁架作动器的数目和位置的优化配置

由于离散型智能桁架结构的固有特性和作动器的优化配置是高度耦合的,即结构的固有特性影响着作动器的优化配置,相应地,作动器配置的数目和位置反过来影响结构的固有特性,很难预先给定一个作动器数目的确定准则.利用优化的方法来讨论压电类结构中作动器数目和位置的优化配置是一种较好的选择.基于结构耦合模态的最优控制,建立了考虑作动器数目和位置优化配置以及控制器参数的优化模型.针对设计变量,提出了一种基于遗传算法的优化策略.数值算例的结果表明,采用优化的方法来确定作动器的优化配置是可行的、有效的.     

基于RFM分析模型的结构动态特性模糊优化算法研究及应用

本文基于回归预报统计分析模型(RFM)与多元多项式的特点和性质,对结构优化目标参数引入模糊因素,提出了一个结构动态特性模糊优化算法.该算法从理论上给出了结构目标参数模糊优化的数学准则并给予了证明.本文定量地研究了某钢桁架结构模态参数与边界连接参数之间的关系并利用该算法对该钢桁架结构的模态参数进行模糊优化.通过数值计算,...     

联合整体和局部动态信息的空间桁架模型修正试验

由于土木工程结构的复杂性、传感器测点的有限性以及局部损伤的不敏感性等问题,大型结构的模型修正存在一定困难。针对空间桁架结构,为克服上述问题,对其进行整体和局部的动力测试试验,然后联合实测的结构整体和局部动态信息进行模型修正：首先进行空间桁架整体的动力测试试验,获得反应整体特性的低阶模态;然后为了提高局部杆件的动态特性,在杆件上附加一定质量,获得附加质量后杆件的局部主频率,并在各类杆件中选取一定数目进行动态测试;最后联合所有实测结构整体的低阶模态和杆件的局部主频率,对空间桁架结构进行模型修正。修正后的模态参数与实测模态吻合良好,验证了方法的有效性。     

结构的主,被动振动控制及相互影响分析

同时采用被动和主动控制方法来抑制结构的振动，可以利用两者的优势以达到更好的控制效果。以粘弹性阻尼器和压电晶体作动器为被动和主动控制元件，建立了主结构与控制元件一体化的复合结构运动控制方程，以平面桁架结构为例进行了数值分析，研究了控制器设计和系统参数选择、主动振动控制的效果以及被动振动控制与主动振动控制的相互影响等问题     

结构振动主动控制理论及实验研究

本文以薄板结构为模型．运用模态分析方法推导并分析讨论了结构振动主动控制的基本原理和原则，在此基础上，采用自适应滤波技术实现了振动主动控制系统，在对一炬形薄板的振动主动控制实验中取得了良好效果。     

混凝土泵车臂架振动响应的主动控制实验研究

考虑混凝土泵车臂架结构特点,采用独立模态空间控制方法对泵送混凝土激励下的臂架末臂节振动响应进行了主动控制试验研究。针对泵车臂架系统的动力学模型,采用模态滤波技术和最优控制理论设计主动控制策略,通过优选臂节油缸的作动控制以实现对臂架一阶模态振动响应的实时控制。实验结果表明,采用该主动减振控制后水平工况下臂架末端的减振精度可达80%,取得了显著的减振实验效果     

车辆主动悬挂的最优控制研究

本文在传统的车辆悬挂设计方法的基础上提出了一种主动悬挂的最优自适应控制方法:首先利用优化方法找出悬挂参数与激励(路面谱与车速)之间的最优对应关系,而激励的大小又可通过车身振动加速度来反映,从而推导出根据车身振动加速度反馈来调节悬挂参数的一种新的最优自适应控制方法.仿真计算结果表明该控制方法是有效的,也是易实现的.     

有源结构在次级力源作用下的模态抑制与重构

基于结构声学理论，以简支矩形板为例建立了弹性结构声辐射有源控制模型，在次能力源分别为点源和分布力源作用下，由计算机模拟结果表明，振动结构声辐射强烈的奇－奇模态能得到有效抑制，并证实了有源结构模态抑制与重构机理的存在，次级力源的作用位置对声辐射的抑制具有重要意义。     

结构受迫振动最优响应和模态主动控制

本文研究结构受迫振动的主动控制,对一般线性阻尼系统,导出了物理空间下的最优响应控制规律,及线性比例阻尼系统的模态控制规律.计算机仿真表明,按本文提出的主动控制规律,可获得较好的受迫振动控制效果,振幅能得到大幅度的降低.     

封闭空间中结构声辐射的有源力控制研究

推导了在初级力源和次级力源共同作用下的弹性结构振动声辐射公式,对封闭空间中的有源结构声控制（ＡＳＡＣ）建立了有源力最优控制模型。模拟实验研究了弹性结构由力源激励所产生的封闭空间声场的特点、有源控制力向量的位置、幅值和次级力源个数的选择等问题。结果表明,弹性结构在力源激励下的封闭声场,是由激励力大小、结构模态和空腔模态间的耦合决定的;对于单模态振动声辐射,应选取振幅最大处作为次级力源的位置,同时优化力的大小;另外,合理选取次级力源个数可有效控制多模态振动声辐射。这些结论为建立封闭空间中结构声辐射有源力控实验系统提供了理论基础。