主动桁架结构的有限元建模研究

将传感器、作动器和控制器等元件置于桁架结构中,构成主动桁架结构,并分别采用杆单元和梁单元方法,对主动桁架进行有限元建模,给出了两种建模条件下主动桁架的前八阶模态。比较两种建模方法得出的相应的模态,可以看出,如果采用梁单元建模,结果将出现局部模态,而不是桁架的真实模态。因此,主动桁架宜采用杆单元建模。     

桁架桥梁抗震作动器的优化布置及二次型最优控制

研究桁架桥梁结构在地震作用下以较少的作动器达到最优控震效果,提出了采用遗传算法对桁架桥梁结构抗震作动器进行优化布置的最优控震策略.通过建立桁架桥梁结构有限元模型,利用遗传算法对结构进行了优化,得到了相对最优的作动器数量和相应位置.利用传统二次型最优控制算法计算出抗震作动器的最优控制力.通过实例模拟了多种地震输入情况下桁架桥梁的动态响应.仿真结果表明:应用遗传算法对钢桁架桥梁结构中作动器进行优化配置后,结构的控震效果优于作动器随机布置方式.钢桁架桥梁结构控震效果随遗传代数增加而显著增强.     

张力结构位移限制下的形状调整强度优化分析

为了提高张力结构的刚度和减小结构受力,在结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状.定义结构的合理工作状态系数,推导作动器的主动变形向量与结构内力向量、结点位移向量等的几何非线性迭代矩阵表达式.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立优化模型,并编制相应的求解程序.通过算例表明,在作动器调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度获得提高,并且仅通过在索中布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

智能桁架作动器数目与位置的多目标优化

通过对含有作动器的杆件进行轴力分析,推导出智能桁架节点位移函数,运用随机权重的方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题;在轮盘选择的基础上对遗传算法的选择算子进行改进,利用改进后的遗传算法进行求解。以12杆平面桁架为例,对作动器的数目与位置布置进行优化,结果表明只需在杆件1处布置作动器,便可以很好的控制桁架的节点位移。因此,将随机权重方法和改进遗传算法运用于智能桁架作动器数目与位置的优化中,能够取得好的优化效果和较快的收敛速度,与固定权重的方法相比,避免了人为主观性的影响。     

张力结构形状调整优化分析

通过在张力结构杆件中引入作动器,主动调整杆件的长度,改变结构的形状,以提高张力结构的刚度和减小结构受力.定义了结构的合理工作状态系数,得出了作动器与杆件串联时的综合刚度和考虑作动器主动变形量的结点位移方程.以结构工作状态系数最小为目标,以作动器主动变形量为未知量,考虑索的应力约束、结点的位移约束以及作动器参数等约束条件建立了优化模型,编制了相应的求解程序.通过算例表明,作动器工作调整张力结构的形状后,在相同荷载作用下,结构的刚度大大提高,并且通过合理地布设作动器,可以达到杆件受力减小而结构刚度增大的优化目的.     

基于线性规划的张拉整体结构位移优化控制

针对结构在外界荷载下的主动控制问题,提出基于线性规划的张拉整体结构的位移优化控制模型,通过改变结构构件长度调整节点坐标、修正结构形态至一个更有利的状态.该模型以结构位移为优化目标,以作动器的主动变形量为控制变量,以结构工作状态系数、作动器参数为约束条件,选取三棱柱张拉整体单元为例,研究不同工况、不同控制指标、不同作动器数量及布置情况下的位移优化控制.设计具有主动单元的张拉整体结构模型,验证了理论模型和方法的有效性与可行性.结果表明,通过引入作动器主动调节构件长度,可以实现结构的形态调整,达到位移控制目标.     

基于线性规划的张拉整体结构位移优化控制

针对结构在外界荷载下的主动控制问题,提出基于线性规划的张拉整体结构的位移优化控制模型,通过改变结构构件长度调整节点坐标、修正结构形态至一个更为有利的状态.模型以结构位移为优化目标,以作动器的主动变形量为控制变量,以结构工作状态系数、作动器参数为约束条件,选取三棱柱张拉整体单元为例,研究不同工况、不同控制指标、不同作动器数量及布置情况下的位移优化控制.设计一个具有主动单元的张拉整体结构模型,验证了理论模型和方法的有效性与可行性.结果表明,通过引入作动器主动调节构件长度,可以实现结构的形态调整、达到位移控制目标.     

转向架动态模拟试验台避撞模型的构建

利用齐次坐标矩阵和齐次坐标变换矩阵建立3个六自由度运动平台位姿反解模型,采用包围盒方法对运动平台和垂向作动器周围障碍物进行简化。根据空间运动学及空间凸多面体数值表述理论,建立运动平台及垂向作动器与周围障碍物之间的避撞检测模型,通过计算两物体之间的最短距离来判断某位姿下两物体是否发生碰撞。结合实例,利用Matlab仿真,验证了所建避撞模型的正确性,从而为运动平台及运动平台的垂向作动器避免发生碰撞提供有效数据。     

可调节力机械作动器及其控制算法

主动消振是近年来船舶振动控制领域发展起来的一项新技术．一种用于船舶主动消振的新型可调节力机械作动器已经研制出来,首先介绍了这种机械作动器的工作原理和结构,然后根据主动消振理论,结合机械作动器的实际需要,提出了2种机械作动器最优相位和偏心距的计算方法——调相解析法和动态补偿自寻最优控制算法．应用这2种控制算法控制机械作动器进行船舶主动消振仿真试验的结果证明了它们的可行性和实用性．该机械作动器对船舶振动具有良好的控制效果。     

结构主动控制电液伺服作动器的研制

本文根据结构主动控制对作动器的要求 ,提出了结构主动控制电液伺服作动器研制的方案。