基于LQG最优控制法的压电智能结构独立模态空间控制

采用压电材料作为传感器和驱动器对智能结构振动主动控制进行研究,基于机电耦合的压电智能结构传感和驱动方程,将振动控制动力学方程变换到模态空间对方程进行解耦。通过计算结构最大应变,确定压电元件的最佳粘贴位置。考虑到系统过程噪声和量测噪声的影响,设计Kalman滤波器,采用基于线性二次型高斯(LQG)最优控制的独立模态空间控制方法对压电智能结构的振动进行控制。最后以压电智能悬臂梁为例进行控制仿真,验证了此方法的有效性。     

智能板模态传感与控制的数值分析

智能结构技术对空间大型柔性结构 振动控制问题具有重要意义，采用独立模态空间控制技术对压电智能板进行主动振动控制是一种常用方法，以前对这一问题的研究仅限于解析的方法，本文采用有限单元法，设计了新的压电模态传感器与致动器，该方法能够适用于形状及边界条件较为复杂的智能板，算例分析证明了该方法的正确性。     

智能板振动控制的分布压电单元法

提出了一个用于振动控制的分布压电单元法，该方法中采用将分布压电传感器和致动器分割成若干相互独立的单元的方法，来设计压电模态传感器与压电模态致动器．压电模态传感器所观测的模态坐标和模态速度，可从各传感单元的输出电荷及电流中提取出来；而压电模态致动器则通过调制施加于其上的电压的空间分布来实现．在此基础上对智能板进行了模态控制     

压电结构振动控制及压电片位置优化的遗传算法

由压电层合结构有限元动力方程，进一步推导了压电智能结构的振动控制方程。采用三维八节点实体耦合单元模拟压电致动器/感应器，运用ANSYS参数化语言（APDL）建立了压电智能结构的有限元模型，并进行模态分析。以零一最优问题来描述致动器/感应器的位置优化问题，并用遗传算法（GA）求解。以压电智能悬背梁为数值算例研究了瞬时荷载作用比例反馈控制下，最优位置和一般位置配置致动器/感应器时智能结构的控制效果。并进一步研究了简谐荷载作用下系统的控制效果，验证了本文方法的正确性。     

压电智能结构拓扑优化研究进展

压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能，因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具，已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义，简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法，并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后，简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。     

压电智能结构拓扑优化研究进展

压电材料因其变形精度高、反应速度快、易于制作成小型化元件已经被广泛应用于精密驱动、振动控制、精确定位等领域。改变压电智能结构中压电元器件的位置、大小、形状等参数能够有效地改善系统的力学性能，因而吸引了许多学者和工程师的关注和研究。拓扑优化作为有效的优化工具，已经成功应用于压电智能结构的优化设计中。本文首先阐述了压电智能结构拓扑优化的背景和意义，简要回顾了压电智能结构主动控制及分析方法，并综述了面向结构静变形控制的压电智能结构优化、面向振动控制的压电智能结构优化、压电俘能器的设计与优化等三个方面的研究进展。最后，简单归纳压电智能结构拓扑优化研究中值得关注的几个问题。     

安装蜂窝板动力学特性分析及主动控制试验研究

通过对蜂窝芯的等效化处理,建立了ANSYS的壳单元模型,并作有限元模态分析,然后与其试验模态分析结果比较,有限元分析结果和试验结果基本一致。通过ANSYS的PSD随机功率谱分析和模态分析所得振型确定了贴片位置,对蜂窝板进行了压电智能结构振动主动控制试验研究,得到了较好的振动抑制效果。分析结果为仪器安装蜂窝板的设计和实现智能结构控制提供了重要参考依据。     

智能梁振动主动控制的广义位置函数法

研究了具有离散分布式压电传感器、执行器的智能梁，在外加电场作用下振动模态与外加电场之间的耦合关系，提出了智能梁主动控制的一种新的计算方法-广义位置函数法，并引入执行器位置函数的级数展开式，简化了计算，结果表明，智能梁振动控制效果与压电执行器长度、数目以及位置有密切的关系。     

噪声控制压电智能系统研究的现状和展望

综述了噪声控制压电智能系统研究的现状。基于大量国内外有关噪声控制压电智能结构的文献，首先介绍了流固耦合问题的数值求解方法，接着对压电智能结构的研究现状作了简单介绍，最后详细介绍了噪声控制压电智能系统的研究现状和展望。     

压电复合材料层合板自适应结构的振动控制

本文针对板壳型自适应结构，研究了压电材料作为作动器的自适应结构的振动控制。利用四节点压电复合材料层合板单元进行自适应结构的有限元动力分析；采用模态控制方法，将结构的各阶模态的阻尼比作为控制目标，并以此计算出各压电片的控制电压，达到控制结构振动的目的。算例给出了数值计算的结果。     

压电类智能结构的力学行为和工程应用

智能结构是近几年国际上兴起的一门多学科交叉的前沿课题．由于具有很强的工程应用前景，美、日等发达国家投入了大量的人力、物力进行这方面的开发研究．首先对智能结构的定义、组成作了简要介绍．就智能结构研究中的热点——压电类智能结构，从其力学行为和工程应用两方面，详细论述了目前国内外的研究现状．     

智能结构有限元动力模型的建立及主动振动控制和抑制

采用一种新的压电板单元，建立了含有分布压电传感元件和执行元件结构（智能结构）的有限元动力模型。利用两种反馈控制律，研究了智能结构振动控制与抑制的问题，并提出了智能结构主动振动控制和抑制的一种方法。最后，提供了数值示例，说明本文提出方法的应用。     

振动工程中智能结构的研究进展

介绍了智能结构的概念，评述了近年来用于振动工程中的智能结构所研究的几个基本问题：传感器，作动器，智能结构动力学建模及其振动控制，传感／作动器在结构中的优化配置，并提出了建议研究的几个问题：作动／传感材料的研究、集成技术的研究、控制器的研究和结构控制一体化优化技术     

基于神经网络的结构变形估计和形状控制

准确的变形估计是智能结构形状控制的前提。本文基于人工神经网络（ＡＮＮ）方法设计了智能桁架结构的变形估计器和形状控制器，根据结构系统有限数目的测量值可以估计结构变形并用于形状控制。该方法同时适于处理结构非线性问题。算例表明方法的可行性与有效性。     

智能结构密频系统振动控制及其摄动分析

提出一种智能结构密频控制规律的设计方法。其主要工作为：将密频子空间转化为重频子空间，把密频系统作为重频系统上的摄动；为了解决重频密频子空间相对应的特征向量选取的敏感性问题，通过摄动分析得到与重频密频子空间相对应特征向量的线性组合并利用闭环系统特征值极点配置的方法得到重频密频系统的振动规律；把所设计的振动控制规律作用于原系统和摄动系统上，讨论了结构参数改变后对系统的动态特性的影响；最后通过算例证明该方法的有效性。     

A method for the selection of sensor and actuator locations

A new and efficient technique for determining optimal locations of sensors and actuators of intelligent structures is presented. The optimization of sensor and actuator locations is based on the 1st order singular value perturbations of observability and controllability. Using this method the optimal placements of sensors and actuators of the intelligent structurer can be selected. Two numerical examples are given to demonstrate the applications of the method. The impulse responses of structures due to different locations of actuators with the same control law are analyzed in detail. The project supported by the National Natural Science Foundation of China and the Mechanical Technique Development Foundation of China     

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。     

智能结构设计与控制中的若干核心技术问题

对传感结构、可控结构和智能结构进行了定义，并从技术集成的角度，对大型非线性智能结构设计与控制中的若干核心技术进行了系统的分析和论述．从感知、辨识、寻优和控制４个基本方面，分析了当前的技术状态和技术水平，并提出当前研究中应重点注意的几个方面．从技术发展的角度，预测了今后１０年需重点研究的几项相关关键技术．