第一章 智能结构最优控制的基本概念和规划论解法 1
1.1 智能结构概述 1
1.1.1 智能结构的概念和分类 1
1.1.2 智能结构的工作原理 4
1.1.3 智能结构发展的需求背景 5
1.2 智能结构研究进展 7
1.2.1 智能结构振动控制的研究 8
1.2.2 智能结构形状控制的研究 9
1.2.3 作动器／传感器最优配置研究 11
1.2.4 智能结构系统建模和分析 12
1.2.5 智能结构强度控制研究 15
1.2.6 智能结构工程应用前景 15
1.3 智能结构控制的规划法 19
1.3.1 数学规划概述 19
1.3.2 线性规划 20
1.3.3 二次规划 23
1.4 智能结构研究的关键技术 24
第二章 智能桁架结构的强度最优控制 26
2.1 杆件长度误差对桁架结构应力的影响 26
2.1.1 三杆静不定桁架结构 26
2.1.2 空间对称结构 30
2.1.3 一般空间结构承载能力的提高 33
2.2 载荷多工况下静不定桁架工作状态控制途径 36
2.2.1 模型的建立与求解 37
2.2.2 算例与分析 38
2.3 考虑作动器刚度影响的桁架结构强度控制 41
2.3.1 单元与结构的合理工作状态 41
2.3.2 作动器与单元的综合刚度 42
2.3.3 使结构工作状态合理化的规划法模型 42
2.4.1 作动器参数对结构性能调控的影响 46
2.4 作动器参数及外力对结构性能的影响 46
2.4.2 外力对结构性能调控的影响 50
2.5 实施结构调控策略的模拟 51
2.5.1 反复“加载、调控、卸载”的模拟分析 51
2.5.2 各作动器主动变形比例放大直至调控实现 53
2.5.3 多次加载、调控与一次加载、调控的结果等价性 53
2.6 位移约束下的强度控制模拟 56
2.6.1 最优控制模型 56
2.6.2 数值算例与分析 58
第三章 智能桁架结构刚度最优控制 64
3.1 最优控制模型的建立 64
3.1.1 控制模型的提法 64
3.1.2 控制模型的处理 66
3.1.3 控制模型的形成 69
3.2 数值算例与分析 70
4.1.1 控制模型的提出 76
第四章 智能桁架结构多目标最优控制 76
4.1 多目标最优控制模型的建立 76
4.1.2 控制模型的处理 77
4.2 数值算例与分析 78
4.3 改进的多目标控制模型 80
4.4 改进模型算例 82
4.5 权系数讨论 84
4.6 两种控制模型的对比研究 85
4.7 小结 85
第五章 精密复杂结构的综合控制 87
5.1 智能天线结构的基本设定 88
5.2 精密结构多目标问题的线性加权和方法 89
5.2.1 控制模型的提法 89
5.2.2 目标函数的处理 90
5.2.5 数值模拟 91
5.2.4 用于求解的控制模型 91
5.2.3 约束函数的处理 91
5.3 多目标问题的分层序列解法 95
5.3.1 分层控制模型 95
5.3.2 模型的处理 96
5.3.3 数值算例 97
5.4 小结 101
第六章 机电耦合智能桁架强度最优控制 102
6.1 压电方程导出 103
6.2 压电材料微单元压电方程 105
6.3 压电堆单元有关函数 106
6.4 压电堆单元机电耦合动力学方程的导出 108
6.5 压电主动杆单元机电耦合方程 111
6.6 结构机电耦合系统有限元方程 113
6.7 主动杆内力修正 113
6.8.1 位移敏度 114
6.8 应力敏度分析 114
6.8.2 内力及应力敏度 115
6.9 控制模型的建立 115
6.10 数值算例与分析 116
6.11 考虑机电耦合的自适应结构强度控制性态研究 118
6.11.1 压电片数目对控制效果的影响 118
6.11.2 极限电压对控制效果的影响 119
6.11.3 压电材料弹性模量变化对控制效果的影响 121
6.11.4 作动器面积变化对控制效果的影响 121
6.11.5 外力与控制效果 123
第七章 机电耦合智能桁架结构多目标最优控制 124
7.1 多目标的考虑 124
7.2 线性压电方程 124
7.3 机电耦合有限元方程 126
7.3.1 压电微元 126
7.4.2 位移敏度 127
7.4.1 主动杆件的内力 127
7.3.2 结构系统机电耦合有限元方程 127
7.4 位移及应力敏度 127
7.4.3 内力及应力敏度 128
7.5 机电耦合桁架位移最优控制 128
7.5.1 控制模型的建立 128
7.5.2 位移控制算例 130
7.6 机电耦合桁架多目标最优控制 132
7.6.1 控制模型的建立 132
7.6.2 数值算例 134
7.7 机电耦合桁架最大目标极小的控制方法 135
7.7.1 模型建立与处理 136
7.7.2 数值算例与分析 138
7.8 小结 140
第八章 智能天线结构精度最优控制 141
8.1 旨在精度最优的天线控制 141
8.2.2 含压电作动器的结构分析 142
8.2.3 节点位移和杆件应力表示 142
8.2 智能天线结构基本分析 142
8.2.1 天线的精度 142
8.3 天线最优控制模型 143
8.3.1 天线控制模型的提出 143
8.3.2 目标函数的显式表达 143
8.3.3 应力约束的处理 144
8.3.4 天线最优控制模型 144
8.4 数值模拟与讨论 145
8.5 天线结构分层序列最优控制模型 148
8.5.1 分层序列控制模型的建立 148
8.5.2 控制模型的处理 148
8.5.3 分层序列控制模型数值算例与分析 150
参考文献 154