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压电智能桁架结构的建模与最优振动控制 被引量:5
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作者 曹玉岩 付世欣 王鸣浩 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第4期523-526,530,共5页
为了实现桁架结构振动主动控制,建立了智能桁架结构动力学模型和最优振动控制模型,对动力学建模和最优控制建模方法进行了研究。首先根据有限元理论和Hamilton原理,建立了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,方程中含有与作动电压有关的... 为了实现桁架结构振动主动控制,建立了智能桁架结构动力学模型和最优振动控制模型,对动力学建模和最优控制建模方法进行了研究。首先根据有限元理论和Hamilton原理,建立了智能桁架结构的机电耦合动力学方程,方程中含有与作动电压有关的耦合刚度矩阵,采用缩聚变换对动力学方程进行了简化,该动力学方程可用于机械/电荷作用下结构的静动力分析和控制系统设计。然后将推导的动力学模型变换为状态空间方程的形式,根据线性二次型最优控制理论,推导了结构振动控制的数学模型,通过最小化性能泛函,求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。最后给出了平面桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。结果表明,通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减,达到振动抑制的效果。 展开更多
关键词 智能桁架 HAMILTON原理 动力学 最优振动控制
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压电功能梯度层合梁的力-电-热耦合梁单元及最优振动控制 被引量:2
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作者 柏冬军 石广玉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期14-26,共13页
给出了一个压电功能梯度层合梁振动分析的两节点力-电-热耦合梁单元,并将其用于功能梯度层合梁的振动最优控制。在这个多场耦合梁单元中,功能梯度材料的等效力学性能用Voigt或Mori-Tanaka模型表征;梁的位移场用Shi改进的三阶剪切变形板... 给出了一个压电功能梯度层合梁振动分析的两节点力-电-热耦合梁单元,并将其用于功能梯度层合梁的振动最优控制。在这个多场耦合梁单元中,功能梯度材料的等效力学性能用Voigt或Mori-Tanaka模型表征;梁的位移场用Shi改进的三阶剪切变形板理论描述;压电层的电势场用Layer-wise理论分层表征,且呈高阶非线性电势场的压电层可离散成数个子层。用Hamilton原理推导了压电功能梯度梁的力-电-热耦合单元列式,用拟协调元法给出了多场耦合梁单元的高计算效率的显式单元刚度矩阵,以及采用线性二次型(LQR)最优控制算法进行压电功能梯度层合梁的最优振动控制。使用所得力-电-热耦合梁单元进行了压电功能梯度层合梁的静力和动力分析。数值算例表明,所得力-电-热耦合梁单元可靠、准确和高效,LQR最优控制算法得到最优控制电压可有效抑制功能梯度梁的振动且实现控制系统能量的优化。 展开更多
关键词 压电功能梯度层合梁 力-电-热耦合梁单元 杂交板理论 三阶剪切变形梁理论 拟协调元法 最优振动控制
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面内平动功能梯度斜板的主动振动控制 被引量:3
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作者 王忠民 邹德志 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期86-92,共7页
对新型功能梯度材料制成的面内平动斜板,通过直角坐标系和斜角坐标系的坐标变换,建立了在斜角坐标系下受多个集中控制力作用的横向振动控制微分方程。采用微分求积法,将微分方程和边界条件对空间坐标进行离散化处理,得到了时域内振动控... 对新型功能梯度材料制成的面内平动斜板,通过直角坐标系和斜角坐标系的坐标变换,建立了在斜角坐标系下受多个集中控制力作用的横向振动控制微分方程。采用微分求积法,将微分方程和边界条件对空间坐标进行离散化处理,得到了时域内振动控制系统的状态方程。应用最优控制法,对面内平动功能梯度斜板的无量纲运动速度小于一阶无量纲临界速度时的等幅振动和大于一阶无量纲临界速度时的发散失稳两种情况进行了数值仿真,得到控制前后若干个节点挠度随时间的变化曲线。结果表明,该方法能够有效地控制面内平动功能梯度斜板的横向振动,特别是对于发散失稳的抑制。 展开更多
关键词 面内平动斜板 功能梯度材料 最优振动控制 微分求积法
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Stochastic Optimal Control of First-Passage Failure for Rectangular Thin Plate Vibration Model under Gaussian White-Noise Excitations 被引量:1
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作者 葛根 王洪礼 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2011年第6期431-434,共4页
A rectangular thin plate vibration model subjected to inplane stochastic excitation is simplified to a quasinonintegrable Hamiltonian system with two degrees of freedom. Subsequently a one-dimensional Ito stochastic d... A rectangular thin plate vibration model subjected to inplane stochastic excitation is simplified to a quasinonintegrable Hamiltonian system with two degrees of freedom. Subsequently a one-dimensional Ito stochastic differential equation for the system is obtained by applying the stochastic averaging method for quasi-nonintegrable Hamiltonian systems. The conditional reliability function and conditional probability density are both gained by solving the backward Kolmogorov equation numerically. Finally, a stochastic optimal control model is proposed and solved. The numerical results show the effectiveness of this method. 展开更多
关键词 rectangular thin plate first-passage failure stochastic optimal control
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Optimal Control of a Beam with Discontinuously Distributed Piezoelectric Sensors and Actuators
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作者 Feng Chen Ming Hong +1 位作者 Meiting Song Hongyu Cui 《Journal of Marine Science and Application》 2012年第1期44-51,共8页
Because of its light weight, broadband, and adaptable properties, smart material has been widely applied in the active vibration control (AVC) of flexible structures. Based on a firstorder shear deformation theory, ... Because of its light weight, broadband, and adaptable properties, smart material has been widely applied in the active vibration control (AVC) of flexible structures. Based on a firstorder shear deformation theory, by coupling the electrical and mechanical operation, a 4-node quadrilateral piezoelectric composite element with 24 degrees of freedom for generalized displacements and one electrical potential degree of freedom per piezoelectric layer was derived. Dynamic characteristics of a beam with discontinuously distributed piezoelectric sensors and actuators were presented. A linear quadratic regulator (LQR) feedback controller was designed to suppress the vibration of the beam in the state space using the high precise direct (HPD) integration method. 展开更多
关键词 smart material first-order shear deformation high precise direct (HPD) linear quadratic regulator(LQR) BEAM piezoelectric sensor piezoelectric actuator
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