压电智能桁架的随机动力特性研究及其LQG控制

发布时间：2023-10-29 14:43

　　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。 压电智能结构研究的一个重要内容是实现结构的主动振动控制,而智能桁架的振动控制是其中的一个重要研究方向。本文应用线性二次高斯(LQG)控制方法对智能桁架在随机荷载激励下的响应控制进行了初步研究。对于压电智能桁架平稳随机地震响应分析和微分Riccati方程求解采用虚拟激励原理及精细积分组合运用策略,导出了问题的LQG闭合解,计算效率和准确性得到提高,实现了振动的主动控制。最后,依据提出的算法给出了数值计算程序的源代码,可以看出应用此算法使得程序编写简明易读。

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 概述
    1.1 压电材料的广泛应用
        1.1.1 压电材料的特性及种类
        1.1.2 压电材料的工程应用
    1.2 结构振动控制研究进展
        1.2.1 结构振动控制的概念
        1.2.2 被动控制
        1.2.3 主动控制
        1.2.4 混合控制
        1.2.5 半主动控制
    1.3 本文的研究内容
        1.3.1 智能桁架随机荷载下的动力特性
        1.3.2 智能桁架随机荷载下的LQG控制
2 虚拟激励法与LQG控制理论
    2.1 虚拟激励法
        2.1.1 平稳随机振动的虚拟激励法
        2.1.2 非平稳随机振动的虚拟激励法
    2.2 精细积分法
        2.2.1 基本思想
        2.2.2 常用的精细积分格式
    2.3 LQG控制
        2.3.1 最优控制与最优估计
        2.3.2 随机连续线性系统控制模型
        2.3.3 LQG控制方程的求解原理
3 压电智能桁架平稳随机动力分析
    3.1 引言
    3.2 压电智能桁架动力微分方程的建立
    3.3 平稳随机激励下机电耦合系统动力响应的虚拟激励桁析
    3.4 计算方法的高效性及准确性
    3.5 数值算例
    3.6 小结
4 压电智能桁架非平稳随机动力分析
    4.1 引言
    4.2 非平稳随机激励下机电耦合系统动力响应的虚拟激励分析
    4.3 非平稳随机振动桁析的精细积分
    4.4 算例
    4.5 小结
5 压电智能桁架随机振动下的LQG控制
    5.1 引言
    5.2 系统建模
    5.3 LQG控制器设计
    5.4 虚拟激励闭合解
    5.5 算例
    5.6 小结
结论
参考文献
附录A 首次穿越破坏问题
附录B 例题的MATLAB程序编写
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书



本文编号：3858284