连体结构基于时域显式法的瞬时最优控制算法

论文针对受到非平稳地震激励作用下的连体结构提出一种基于时域显式法的瞬时最优控制算法.该算法可以利用有限元模型施加脉冲荷载快速建立受控模型,可以避免系统状态部分可观测的问题,而且可以根据需要单独调控子结构受控效果的优点.一连体高层建筑结构算例用来说明该算法,并将该算法与传统瞬时最优控制算法比较,结果表明论文算法具有良好的控制效果.     

线性时滞系统的离散最优控制

介绍了对线性时滞系统进行最优控制的设计,将具有时滞控制的线性系统离散后引入增广状态向量。获得不显含时滞的差分方程,根据时滞量的两种分类情况采用连续和离散形式的性能指标函数导出了最优控制律。控制律包含当前状态和此前若干步状态向量的叠加,最优控制律直接从时滞方程中得到,可保证系统的稳定性,此方法亦适用于大时滞的情况。数值算例验证了控制策略的有效性。     

迭代学习型瞬时最优控制及其收敛性分析

将传统的瞬时最优化控制和智能算法中的迭代学习控制相结合,提出了基于最优化控制算法和智能控制算法的迭代学习型瞬时最优化控制算法.该方法以线性系统为模型,以系统的响应与期望响应的差值为反馈,以二次型性能泛函为目标函数,通过迭代学习修正主动控制器的控制信号,提高主动控制的效果.针对迭代学习型瞬时最优化控制算法迭代的特性,本文采用范数方法给出了该方法收敛的充分条件.为验证方法的有效性,选取第二代基准模型作为计算模型,埃尔森特罗地震波南北分量作为输入载荷,数值仿真结果表明,迭代学习型瞬时最优控制算法较传统的瞬时最优控制算法有更好的控制效果.     

一种最优控制的胞映射算法

由Hsu提出的利用胞映射进行最优控制的方法可以发展成实用的工程控制技术.本文以研究算法为出发点,利用胞映射的特性,结合实际的计算与可能,作了一系列旨在提高计算速度和节省内存的改进;并给出了简单有效的区分同耗最优控制对的统一的方法.使用平常的微型计算机也能有效地解决实际工程问题的最优控制.     

运动车辆横向振动半车模型分析

通过半车模型, 数值研究平滑路面上运动车辆车体的前两阶横向振动频率. 将车体模型化为两端自由的Euler-Bernoulli梁, 半车模型的车轮模型化为两个弹性不等的弹簧. 建立半车模型的数学模型描述车体的横向振动. 以两端自由的静态梁的模态为试函数和权函数, 通过高阶Galerkin截断计算车体横向振动的频率, 并研究车辆运行速度、车体刚度、弹簧刚度等参数对车体振动频率的影响.     

计算含大位移动边界非定常流动的无网格算法

研究了可以计算处理包含大位移动边界非定常流动的无网格算法. 创建了无网格方法中由于大位移边界运动造成的不合要求点的判断标准, 采用高效的填充方法实现点云重构, 运用线性插值方法得到新点参数, 实现了局部重构处理大位移动点. 流场计算方面, 在计算域自动布点基础上, 采用曲线逼近计算导数及HLLC格式计算数值通量, 发展了求解基于无网格的ALE方程组的算法. 最后, 对活塞问题进行了模拟, 结果与解析解相吻合, 验证了算法的准确性; 另外, 计算比较了气流流过静止圆柱以及圆柱在静止流场运动流场, 结果表明方法是成功的.     

线性系统模态控制及其时滞补偿

对线性系统模态控制及其时滞补偿进行研究。模态控制分控制全部模态和控制有限模态两种情况 ,时滞补偿采用移相补偿。最后结合算例对两种控制模态下的控制效果和控制有限模态时的时滞补偿进行了数值计算和结果对比     

结构裂纹故障振动检测的小波分析

针对结构微小缺陷振动无损检测中难以提取含故障信息信号的难点,以含有预制裂纹的微型汽车驱动桥试件为研究对象,探索了一种采用小波分析和现代谱估计技术,提取结构受瞬态激励作用下,反映裂纹信息的微小弹性波的实验室裂纹识别方法. 试验结果表明,该方法能够较为有效地提高结构微小缺陷振动检测的信号精度.     

多体系统轨迹跟踪的瞬时最优控制保辛方法

随着近年来机器人在各行业领域的广泛应用,对机器人的动力学与控制性能不断提出新的要求,特别是对设计越来越复杂、操作越来越灵巧的智能机器人,要求其能够对目标轨迹实现高精度跟踪以满足实际工作需求. 因此,针对机器人多体系统对目标轨迹跟踪的任务需求,基于微分代数方程提出瞬时最优控制保辛方法. 首先,采用多体动力学绝对坐标建模方法建立机器人系统的普适动力学方程,即微分代数方程;然后,采用保辛方法将连续时间域内的微分代数方程进行离散化,进而得到以当前位置、速度和拉式乘子为未知量的非线性代数方程组;其次,通过引入对目标轨迹跟踪以及对控制加权的瞬时最优性能指标,根据瞬时最优控制理论获得当前最优控制输入;最后,通过离散时间步的更新完成对目标轨迹的跟踪任务. 为了验证本文方法的有效性,以双摆轨迹跟踪控制为例进行了数值仿真,结果表明:针对机器人轨迹跟踪任务所提出的瞬时最优控制保辛方法能够实现对目标轨迹的高精度跟踪,且瞬时最优控制由受控微分代数方程推导获得,更具一般性,能够适应其他复杂多体系统的轨迹跟踪控制问题.      

两种中级动力学教材的最新修订

本文介绍两本优秀的美国中级动力学教材:Ginsberg教授著《工程动力学》和Moon教授著《应用动力学》的2008年版.比较两书的修订前后的内容,并分析两书的特点.     

基于遗传算法和梯度算法压电层合结构的最优形状控制

基于压电层合结构的有限元方程,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元分析程序(MPFEMP).以该程序为计算基础,采用遗传算法和一阶梯度优化算法,以压电片尺寸为设计变量,以压电层合梁和板的预期位移或最小重量为目标函数,给定初始变量和适应度函数,通过循环迭代MPFEMP计算程序,研究了多点控制的压电层合梁板结构的形状最优控制.结论对比分析证明了两种优化方法分析压电层合结构的有效性,同时,对复杂多层智能结构的最优形状控制和主动控制研究具有一定的参考价值.     

A NOTE ON STOCHASTIC OPTIMAL CONTROL OF REFLECTED DIFFUSIONS WITH JUMPS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｒｅｆｌｅｃｔｅｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｂｙｓｏｍｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｉａｎｓ,ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅ ,Ｐ .Ｌ .Ｌｉｏｎｓｉｎ [1 ] ,ａｎｄＪ.Ｌ .ＭｅｎａｌｄｉａｎｄＭ .Ｒｏｂｉｎｉｎ[2 ] .Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｗｅｗｉｌｌｃｏｎｓｉｄｅｒａｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｂｌｅｍｏｆｒｅｆｌｅｃｔｅｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｓｗｉｔ…     

输入受限LQ控制的参变量变分原理和算法

在最优控制理论中根据模拟理论思想发展了塑性力学和接触力学中的参变量变分原理, 并建立了控制输入受限的线性二次(linear quadratic, LQ)最优控制问题的求解新方程---耦合的Hamilton正则方程与线性互补方程. 通过将连续时间离散成一系列等间距时间区段, 在离散时域内采用参数二次规划方法给出数值求解输入受限的LQ最优控制问题的新算法. 数值仿真验证了该算法在求解控制输入受限的LQ最优控制问题中的有效性, 并且该算法具有较快的收敛性, 在大步长下具有较高的计算精度.      

有限变形问题过程最优控制算法

在非增量算法的基础上,提出了用最优控制变分原理形成过程最优控制迭代求解的基本思路,并给出求解的基本控制方程。这一工作为有限变形力学问题的数值求解提供了一个新的处理方法。     

亏损系统模态优化控制Riccati方程的求解方法

讨论亏损重复特征值的Ｒｉｃｃａｔｉ方程的模态控制算法．由于亏损特征值的Ｊｏｒｄａｎ块矩阵的阶数ｍ小于状态方程的阶数ｎ,即ｍ＜＜ｎ;所提出的模态控制算法可极大地减少计算工作量．其中的数值例子说明了该方法的有效性．     

TOPOLOGY OPTIMIZATION FOR GEOMETRIC STABILITY OF STRUCTURES WITH COMPENSATION DISPLACEMENTS

大量工程问题要求结构的局部区域在不同承载工况下保持位移响应的几何稳定性. 在结构的特定区域引入可以随承载工况调节的补偿位移是实现这一目标的有效手段. 在线弹性小变形范围内,通过最小的变形控制成本,研究了多工况下使结构特定位置的位移响应保持几何稳定性的拓扑优化问题. 设计目标为在保持结构位移响应几何稳定性的同时实现结构的最大刚度;优化模型包含两类设计变量:结构拓扑变量及补偿位移变量,两类变量采用分层寻优技术进行耦合. 采用伴随法分别推导了目标函数对两类设计变量的敏度求解格式. 结果表明,该优化模型能够在兼顾成本的同时较好地实现结构的变形控制目标.     

线粘弹结构中的最优路径

讨论了二类结构中的最优路径：即三维可分离变量粘弹体与桁架，发现：（１）粘弹体（Ｍａｘｗｅｌｌ材料）中的最优变形路径在（０，Ｔ）内是线性形式，仅在ｔ＝Ｔ时刻有跳跃，同时指出以前研究中的不妥之处；（２）桁架结构（Ｍａｘｗｅｌｌ材料）中的最优加载路径为突加载荷．     

压电结构振动控制及压电片位置优化的遗传算法

采用比例反馈控制,由线弹性压电层合结构有限元动力方程,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(Solid5)模拟压电致动器/感应器,三维实体单元(Solid45)模拟主结构,利用ANSYS中参数化语言(APDL)编写了压电层合智能结构的有限元程序.以零一最优问题来描述致动器/感应器的位置优化问题,用遗传算法(GA)求解.以压电智能悬臂板为数值算例,采用比例反馈控制,研究了瞬时荷载作用下,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.为了进一步验证本文方法的正确性,研究了简谐荷载作用下系统的控制效果.数值结果表明采用遗传算法搜索压电智能结构振动控制中压电致动器/感应器的最优位置是十分有效的并具有较高的计算效率.