智能桁架结构受力性态最优控制的建模与分析

摘要

以具有广泛应用前景的智能结构为背景,集力学、电磁学、材料科学、最优控制和数学规划为一体,从事压电智能结构这个崭新且具有挑战性的多学科研究,在智能结构最优控制的理论分析和数值建模方面,做了如下贡献:1提出了加强静不定智能桁架结构承载能力的方法：2提出了使精密结构刚度最大的最小化节点位移的控制方法：3构造了考虑强度、精度和控制能耗的多目标控制模型,使智能结构的可靠性、精确性和经济性得到统一：4以智能抛物面无线精度和控制能耗作为综合控制目标,创建了考虑强度和作动器性能等的天线最优控制模型：5对压电智能桁架结构的综合性能进行了控制：6解决了采用压电作动器时智能天线结构的综合最优控制问题.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1智能结构及其研究背景和意义

1.2智能结构研究进展

1.2.1智能结构振动控制研究

1.2.2智能结构形状控制研究

1.2.3作动器/传感器最优配置研究

1.2.4智能结构系统建模和分析

1.2.5智能结构强度控制研究

1.3本文的主要研究工作

第二章智能桁架结构强度最优控制

2.1引言

2.2最优控制模型

2.2.1结构中杆件的应力

2.2.2节点位移的表达

2.2.3最优控制模型的建立

2.3数值算例与分析

2.4本章小结

第三章智能桁架结构刚度最优控制

3.1引言

3.2最优控制模型的建立

3.2.1控制模型的提法

3.2.2控制模型的处理

3.2.3控制模型的形成

3.3数值算例与分析

3.4本章小结

第四章智能桁架结构多目标最优控制

4.1引言

4.2模型的建立

4.2.1控制模型的提出

4.2.2控制模型的处理

4.3数值算例与分析

4.4改进的控制模型

4.5改进模型算例

4.6权系数的讨论

4.7两种模型的算例对比

4.8几点结论

4.9本章小结

第五章智能抛物面天线精度最优控制

5.1引言

5.2智能天线结构的基本设定

5.3天线多目标问题的线性加权和方法

5.3.1控制模型的提法

5.3.2目标函数的处理

5.3.3约束函数的处理

5.3.4用于求解的控制模型

5.4线性加权和方法数值算例

5.5天线多目标问题的分层序列法

5.5.1建立分层序列法控制模型

5.5.2分层序列法控制模型的处理

5.6分层序列法数值算例

5.7几点结论

5.8本章小结

第六章机电耦合下桁架结构最优控制

6.1引言

6.2线性压电方程

6.3机电耦合有限元方程

6.3.1压电微元

6.3.2压电堆单元场函数

6.3.3压电堆单元机电耦合有限元方程

6.3.4压电主动杆单元机电耦合方程

6.3.5结构系统机电耦合有限元方程

6.4位移及应力敏度

6.4.1主动杆件的内力

6.4.2位移敏度

6.4.3内例及应力敏度

6.5机电耦合桁架位移最优控制

6.5.1控制模型的建立

6.5.2位移控制算例

6.6机电耦合桁架多目标最优控制

6.6.1控制模型的建立

6.6.2数值算例

6.7本章小结

第七章机电耦合智能天线结构精度最优控制

7.1引言

7.2智能天线结构基本分析

7.2.1天线的精度

7.2.2含压电作动器的结构分析

7.2.3节点位移和杆件内力表示

7.3天线最优控制模型

7.3.1建立天线控制模型

7.3.2控制模型中目标的显式表达

7.3.3应力约束的处理

7.3.4最终优化控制模型

7.4数值算例及讨论

7.5本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间完成的论文

致谢