智能桁架結(jié)構(gòu)最優(yōu)控制方法與數(shù)值模擬

前言

　　“211工程”是目前我國教育領(lǐng)域唯一的國家重點建設(shè)工程，其宗旨是面向21世紀(jì)重點建設(shè)一百所高水平大學(xué)，使其成為我國培養(yǎng)高層次人才，解決經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和科技進步重大問題的基地，形成我國高等學(xué)校重點學(xué)科的整體優(yōu)勢，增強和完善國家科技創(chuàng)新體系，跟上和占領(lǐng)世界高層次人才培養(yǎng)和科技發(fā)展的制高點?！　∥覈叩冉逃l(fā)展迅猛，尤其是1400余所地方高等院校已經(jīng)占全國高等院?？倲?shù)的90％，成為我國高等教育實現(xiàn)大眾化的重要力量，也成為為區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展服務(wù)的重要生力軍?！?11工程”建設(shè)對于北京工業(yè)大學(xué)實現(xiàn)跨越式發(fā)展、增強服務(wù)北京的能力起到了重大的推動作用。　　在北京市委和市政府的高度重視和大力支持下，1996年12月北京工業(yè)大學(xué)通過了“211工程”部門預(yù)審，成為北京市屬高校唯一進入國家“211工程”重點建設(shè)的百所大學(xué)之一，2001年6月以優(yōu)異成績通過國家“211工程”一期建設(shè)驗收，2002年10月順利通過國家“211工程”二期建設(shè)可行性論證。北京工業(yè)大學(xué)緊緊抓住這一難得的歷史性發(fā)展機遇，根據(jù)首都經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，堅持“科學(xué)定位，找準(zhǔn)目標(biāo)，發(fā)揮優(yōu)勢，辦出特色”的辦學(xué)方針和“立足北京，融入北京，輻射全國，面向世界”的指導(dǎo)思想，以學(xué)科建設(shè)為龍頭，師資隊伍建設(shè)為關(guān)鍵，重點建設(shè)了電子信息、新材料、光機電一體化、城市建設(shè)與交通、生物醫(yī)藥、環(huán)境與能源、經(jīng)濟與管理類學(xué)科，積極發(fā)展了人文社會科學(xué)類學(xué)科，加強了基礎(chǔ)類學(xué)科，形成了規(guī)模、層次及布局合理的學(xué)科體系，實現(xiàn)了從工科大學(xué)向以工為主，理、工、經(jīng)、管、文、法相結(jié)合的多科性大學(xué)轉(zhuǎn)變，從教學(xué)型大學(xué)向教學(xué)研究型大學(xué)的轉(zhuǎn)變。

內(nèi)容概要

　　《智能桁架結(jié)構(gòu)最優(yōu)控制方法與數(shù)值模擬（精）》闡述了智能結(jié)構(gòu)最優(yōu)控制的基本概念，介紹了智能桁架結(jié)構(gòu)的強度最優(yōu)控制、智能桁架結(jié)構(gòu)剛度最優(yōu)控制、智能桁架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)最優(yōu)控制、精密復(fù)雜結(jié)構(gòu)的綜合控制、機電耦合智能桁架強度最優(yōu)控制、機電耦合智能桁架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)最優(yōu)控制、智能天線結(jié)構(gòu)精度最優(yōu)控制。

書籍目錄

總序序一序二前言第一章 智能結(jié)構(gòu)最優(yōu)控制的基本概念和規(guī)劃論解法1.1 智能結(jié)構(gòu)概述1.1.1 智能結(jié)構(gòu)的概念和分類1.1.2 智能結(jié)構(gòu)的工作原理1.1.3 智能結(jié)構(gòu)發(fā)展的需求背景1.2 智能結(jié)構(gòu)研究進展1.2.1 智能結(jié)構(gòu)振動控制的研究1.2.2 智能結(jié)構(gòu)形狀控制的研究1.2.3 作動器/傳感器最優(yōu)配置研究1.2.4 智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)建模和分析1.2.5 智能結(jié)構(gòu)強度控制研究1.2.6 智能結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用前景1.3 智能結(jié)構(gòu)控制的規(guī)劃法1.3.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃概述1.3.2 線性規(guī)劃1.3.3 二次規(guī)劃1.4 智能結(jié)構(gòu)研究的關(guān)鍵技術(shù)第二章 智能桁架結(jié)構(gòu)的強度最優(yōu)控制2.1 桿件長度誤差對桁架結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響2.1.1 三桿靜不定桁架結(jié)構(gòu)2.1.2 空間對稱結(jié)構(gòu)2.1.3 一般空間結(jié)構(gòu)承載能力的提高2.2 載荷多工況下靜不定桁架工作狀態(tài)控制途徑2.2.1 模型的建立與求解2.2.2 算例與分析2.3 考慮作動器剛度影響的桁架結(jié)構(gòu)強度控制2.3.1 單元與結(jié)構(gòu)的合理工作狀態(tài)2.3.2 作動器與單元的綜合剛度2.3.3 使結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)合理化的規(guī)劃法模型2.4 作動器參數(shù)及外力對結(jié)構(gòu)性能的影響2.4.1 作動器參數(shù)對結(jié)構(gòu)性能調(diào)控的影響2.4.2 外力對結(jié)構(gòu)性能調(diào)控的影響2.5 實施結(jié)構(gòu)調(diào)控策略的模擬2.5.1 反復(fù)“加載、調(diào)控、卸載”的模擬分析2.5.2 各作動器主動變形比例放大直至調(diào)控實現(xiàn)2.5.3 多次加載、調(diào)控與一次加載、調(diào)控的結(jié)果等價性2.6 位移約束下的強度控制模擬2.6.1 最優(yōu)控制模型2.6.2 數(shù)值算例與分析第三章 智能桁架結(jié)構(gòu)剛度最優(yōu)控制3.1 最優(yōu)控制模型的建立3.1.1 控制模型的提法3.1.2 控制模型的處理3.1.3 控制模型的形成3.2 數(shù)值算例與分析第四章 智能桁架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)最優(yōu)控制4.1 多目標(biāo)最優(yōu)控制模型的建立4.1.1 控制模型的提出4.1.2 控制模型的處理4.2 數(shù)值算例與分析4.3 改進的多目標(biāo)控制模型4.4 改進模型算例4.5 權(quán)系數(shù)討論4.6 兩種控制模型的對比研究4.7 小結(jié)第五章 精密復(fù)雜結(jié)構(gòu)的綜合控制5.1 智能天線結(jié)構(gòu)的基本設(shè)定5.2 精密結(jié)構(gòu)多目標(biāo)問題的線性加權(quán)和方法5.2.1 控制模型的提法5.2.2 目標(biāo)函數(shù)的處理5.2.3 約束函數(shù)的處理5.2.4 用于求解的控制模型5.2.5 數(shù)值模擬5.3 多目標(biāo)問題的分層序列解法5.3.1 分層控制模型5.3.2 模型的處理5.3.3 數(shù)值算例5.4 小結(jié)第六章 機電耦合智能桁架強度最優(yōu)控制6.1 壓電方程導(dǎo)出6.2 壓電材料微單元壓電方程6.3 壓電堆單元有關(guān)函數(shù)6.4 壓電堆單元機電耦合動力學(xué)方程的導(dǎo)出6.5 壓電主動桿單元機電耦合方程6.6 結(jié)構(gòu)機電耦合系統(tǒng)有限元方程6.7 主動桿內(nèi)力修正6.8 應(yīng)力敏度分析6.8.1 位移敏度6.8.2 內(nèi)力及應(yīng)力敏度6.9 控制模型的建立6.10 數(shù)值算例與分析6.11 考慮機電耦合的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)強度控制性態(tài)研究6.11.1 壓電片數(shù)目對控制效果的影響6.11.2 極限電壓對控制效果的影響6.11.3 壓電材料彈性模量變化對控制效果的影響6.11.4 作動器面積變化對控制效果的影響6.11.5 外力與控制效果第七章 機電耦合智能桁架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)最優(yōu)控制7.1 多目標(biāo)的考慮7.2 線性壓電方程7.3 機電耦合有限元方程7.3.1 壓電微元7.3.2 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機電耦合有限元方程7.4 位移及應(yīng)力敏度7.4.1 主動桿件的內(nèi)力7.4.2 位移敏度7.4.3 內(nèi)力及應(yīng)力敏度7.5 機電耦合桁架位移最優(yōu)控制7.5.1 控制模型的建立7.5.2 位移控制算例7.6 機電耦合桁架多目標(biāo)最優(yōu)控制7.6.1 控制模型的建立7.6.2 數(shù)值算例7.7 機電耦合桁架最大目標(biāo)極小的控制方法7.7.1 模型建立與處理7.7.2 數(shù)值算例與分析7.8 小結(jié)第八章 智能天線結(jié)構(gòu)精度最優(yōu)控制8.1 旨在精度最優(yōu)的天線控制8.2 智能天線結(jié)構(gòu)基本分析8.2.1 天線的精度8.2.2 含壓電作動器的結(jié)構(gòu)分析8.2.3 節(jié)點位移和桿件應(yīng)力表示8.3 天線最優(yōu)控制模型8.3.1 天線控制模型的提出8.3.2 目標(biāo)函數(shù)的顯式表達8.3.3 應(yīng)力約束的處理8.3.4 天線最優(yōu)控制模型8.4 數(shù)值模擬與討論8.5 天線結(jié)構(gòu)分層序列最優(yōu)控制模型8.5.1 分層序列控制模型的建立8.5.2 控制模型的處理8.5.3 分層序列控制模型數(shù)值算例與分析參考文獻

章節(jié)摘錄

　　目前，已經(jīng)有很多商用的線性規(guī)劃算法軟件，用戶只要按說明形成表達目標(biāo)、約束的矩陣，就可以調(diào)用它，以“黑箱”的方式求解。智能結(jié)構(gòu)的最優(yōu)控制中不少問題可以近似處理為線性規(guī)劃模型，因此，研究的重點應(yīng)當(dāng)放在模型的建立上。　　1．3．3二次規(guī)劃　　與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問題類似，智能結(jié)構(gòu)最優(yōu)控制中的大多數(shù)問題是隱函數(shù)形式的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，經(jīng)過結(jié)構(gòu)敏度分析等一系列處理，可以化為近似線性規(guī)劃問題，然后利用單純形算法求解。這就產(chǎn)生了一個問題：能否把隱式模型轉(zhuǎn)化為一個近似的非線性規(guī)劃問題，并且也能夠像線性規(guī)劃那樣方便、快捷地求解呢？值得慶幸的是，數(shù)學(xué)規(guī)劃提供了實現(xiàn)這種想法的途徑，這就是二次規(guī)劃及其解法?！　∪缤Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計一樣，只要再做一點計算量并不大的補充計算，就可以把目標(biāo)函數(shù)近似地化為設(shè)計變量的二次函數(shù)，而約束函數(shù)仍然保持近似線性函數(shù)，接著就可以用二次規(guī)劃的算法求解，其求解工作量與線性規(guī)劃的求解計算量幾乎是相同的，然而，由于二次規(guī)劃模型比線性規(guī)劃模型更逼近原問題，因而求解效率大大地提高了。

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