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压电智能桁架的随机动力特性研究及其LQG控制

王德吉  
【摘要】: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。


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