随机压电智能桁架结构闭环控制概率动力响应分析

针对随机压电智能桁架结构研究了基于概率的结构闭环控制系统动力响应分析模型与方法 .考虑结构的物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及闭环系统控制力同时具有随机性时 ,利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式 .通过算例考察了智能结构物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及控制力的随机性对结构闭环控制系统动力响应的影响 ,并获得了若干有意义的结论 .

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。

随机参数智能桁架结构动力特性分析

文中针对随机参数压电智能桁架结构研究了基于概率的结构动力特性分析方法。建立了压电主动杆和被动杆结构材料的质量密度、弹性模量同时具有随机性时结构的刚度矩阵和质量矩阵 ;从结构振动的瑞利商表达式出发 ,利用代数综合法推导出结构特征值随机变量数字特征的计算表达式。最后通过两个算例考察了智能桁架结构物理参数的随机性对其动力特性的影响 。

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为基础的目标函数 ,建立了具有动应力、动位移可靠性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 。

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究:(一)压电主动构件设计

基于压电材料的压电作动效应，设计了一种可用于智能桁架结构振动控制的直线式压电主动构件，讨论了设计理论、参数选取及其对压电主动构件性能带来的影响。

随机参数智能桁架结构在随机力下的闭环控制动力响应分析

针对随机参数压电智能桁架结构研究了基于概率的结构闭环控制系统动力响应分析模型与方法。利用振型迭加法导出了结构的物理参数、外荷载幅值以及闭环系统控制力同时具有随机性时 ,结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式。通过算例考察了智能结构物理参数、外荷载幅值以及控制力的随机性对结构闭环控制系统动力响应的影响 。

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究:(二)压电主动构件的实验

通过实验研究了压电主动构件的工作性能：输出位移、输出力特性及其相关问题。针对压电主动构件的力学输出量与其驱动电压的非线性关系，提出了一种在驱动电路中串联电容的方法，来改善这个非线性特性和减小相位滞后问题。

压电智能桁架随机动力特性研究

压电智能结构在航天、航空工程获得了广泛应用。但其在随机荷载作用下的动力特性研究目前还很薄弱,以往计算方法的复杂性是造成这一状况的重要原因。本文应用虚功原理建立机电耦合智能桁架结构动力有限元方程,并基于虚拟激励原理提出系统受平稳/非平稳随机激励动力响应的高效算法,该方法自动包含了全部参振振型之间的互相关项及全部随机激励之间的互相关项,本质上是精确解法。应用给出的算法对15杆平面及25杆空间智能桁架进行较宽频带激励下平稳/非平稳随机振动分析,计算结果表明了算法的可靠及高效性。本文的工作为进一步进行压电智能桁架机电耦合系统随机控制打下良好的基础。

线性随机智能桁架结构闭环动力响应

不仅压电智能桁架结构的阻尼、物理参数、几何尺寸具有随机性,而且外载荷幅值、闭环系统控制电压同时具有随机性时,利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式.算例表明文中所提出的动力响应分析模型和方法是合理可行的.

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究:(三)压电主动构件动力学建模

压电堆是压电主动构件的核心作动单元。文章基于压电弹性体的本构关系和一维杆波动理论，考虑其自感应电场的影响，首先推导出压电堆的动力学模型。在此基础上，利用力学等效原理，建立了压电主动构件的等效动力学模型，揭示了压电主动构件的力学工作特性，实验结果表明该等效动力学模型是合理的。

压电智能桁架结构/控制系统的波动分析及优化设计

基于波动的观点 ,分析了压电智能桁架结构 /控制系统的行波动力学模型 ,并从能量观点进行控制器设计。结构单元中传播的波在节点处反射、散射 ,考虑节点处的位移和力的边界条件 ,将局部波动模型合并成总体模型 ,并相应建立了结构 /控制系统的一体化优化设计模型。数值算例的结果表明 。

平稳随机激励下随机智能桁架结构振动主动控制中的优化

研究了平稳随机激励下随机智能桁架结构振动主动控制中主动杆的配置位置和闭环控制系统增益的优化问题。考虑结构物理参数、几何尺寸、阻尼同时具有随机性以及作用荷载为平稳随机激励,基于系统最小储存能,构建了具有位移响应均方值、应力响应均方值可靠性约束的主动杆配置和控制增益的优化模型;并对结构平稳随机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。

随机智能桁架结构闭环控制平稳随机响应分析

研究平稳随机激励下随机智能桁架结构的闭环动力响应问题。同时考虑智能桁架结构的物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性 ,利用矩法和代数综合法 ,从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发 ,分别导出随机智能桁架结构在平稳随机激励下闭环位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差的计算表达式。通过算例考察结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对结构位移响应均方值与应力响应均方值随机变量随机性的影响 。

具有多随机参数的压电桁架结构可靠性的初探

对具有多随机参数的压电桁架结构,考虑电荷载和机械荷载联合作用的机电耦合效应,以材料的断裂强度、损伤电场强度、杆元的截面积和外荷载为随机变量,给出了该压电桁架结构单元构件的安全余量的表达形式。在此基础上引入随机有限元法,对该桁架系统进行结构可靠性初探研究。最后由算例说明方法的有效性。

随机参数压电桁架结构的稳定可靠性分析

在有限元分析方法基础上,基于稳定特征方程对随机参数压电桁架结构进行稳定可靠性分析.综合考虑电荷载和机械荷载联合作用的机电耦合效应,以杆元的物理参数和外荷载系数为随机变量,给出了压电桁架结构失稳的安全余量的表达形式和临界荷载系数对变量求导的方法.在此基础引入随机有限元法,对压电桁架结构进行结构稳定可靠性分析.最后由算例分析了机电耦合效应压对稳定可靠性指标的影响,分析表明考虑压电材料的机电耦合效应和利用外加电压可以提高结构系统的可靠性指标.该方法对含压电材料桁架在工程实际的稳定可靠性分析提供了一个较好的方法.

压电桁架结构的稳定性及有限元分析方法

从力的平衡方程出发 ,考虑机电耦合效应 ,推导了含压电材料的桁架结构稳定性的有限元方程。通过数值算例分析表明 ,机电耦合效应对桁架结构的稳定性影响较大 ,而电压对结构稳定性的影响相对较小 。

柔性自适应桁架及其振动最优控制实验

基于dSPACE系统和所研制的锆钛酸铅(PZT)压电作动器,建立了第一阶频率低达5Hz的三棱柱自适应桁架实验平台,通过有限元建模和实验参数修正,利用异位加速度反馈信号进行了线性二次型Gauss(LQG)最优反馈控制实验和仿真.结果表明:对比无控状态,采用最优控制只需很小控制电压,可使桁架在低阶典型频率激励下的振幅降低90 %以上;而当桁架受扰动后,振动衰减时间减少超过80 % ;验证了实验平台配置的合理性和所研制的PZT压电作动器、控制模型的有效性;控制数值仿真与实验在加控前后振幅抑制程度相同,控制仿真与实验中振幅衰减过程的差别通过激振过程仿真与实验的对比得到了阐明.