基于壓電作動(dòng)器的大型空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與振動(dòng)控制.pdf

1、大型空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)由于折疊體積小、質(zhì)量輕、展開(kāi)后口徑大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于信號(hào)傳輸、對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)等領(lǐng)域，是世界各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。由于柔性大，剛度低、阻尼小，一旦受到空間擾動(dòng)將會(huì)長(zhǎng)時(shí)振蕩影響在軌運(yùn)行精度，因此進(jìn)行有效的振動(dòng)主動(dòng)控制至關(guān)重要。
　　首先，采用力密度法對(duì)給定幾何形態(tài)的三向拋物面索網(wǎng)進(jìn)行了找形分析，并基于復(fù)位平衡法確定了均勻分布的索網(wǎng)預(yù)拉力。利用有限元法建立了基于預(yù)拉力索應(yīng)力剛化效應(yīng)及壓電作動(dòng)器等效“壓電疊堆-彈簧”力

2、學(xué)模型的壓電智能索耦合動(dòng)力學(xué)方程。然后，研究了含作動(dòng)器/傳感器的壓電智能索的優(yōu)化配置。在降階的模態(tài)坐標(biāo)下建立狀態(tài)空間形式的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程，得到模態(tài)控制力能量自相關(guān)矩陣，并根據(jù)該矩陣的秩來(lái)優(yōu)化同位配置的作動(dòng)器/傳感器數(shù)目。根據(jù)系統(tǒng)總儲(chǔ)能積分最小、傳感器接收信號(hào)能量最大的復(fù)合優(yōu)化準(zhǔn)則，利用基于字典序排列組合編碼的遺傳算法獲得作動(dòng)器/傳感器全局最優(yōu)配置的位置。隨后，基于索網(wǎng)動(dòng)力學(xué)方程狀態(tài)空間描述設(shè)計(jì)了LQG控制器；建立了含剛度不確定性的索網(wǎng)結(jié)

3、構(gòu)廣義受控對(duì)象，并通過(guò)浮點(diǎn)數(shù)編碼遺傳算法優(yōu)化得到閉環(huán)系統(tǒng)加權(quán)函數(shù)參數(shù)，分析了H?混合靈敏度控制器的魯棒穩(wěn)定性；進(jìn)一步設(shè)計(jì)了?綜合控制器，發(fā)現(xiàn)在相同的結(jié)構(gòu)不確定下，?綜合控制器有效的降低了控制器保守性，確保了系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性及魯棒性能；最后就三種控制器的控制效果進(jìn)行了對(duì)比分析，綜合考慮選取?綜合控制器；針對(duì)控制器階數(shù)過(guò)高，用Hankle范數(shù)近似法對(duì)控制器進(jìn)行了降階。
　　本文實(shí)現(xiàn)了大型空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的預(yù)拉力確定及有限元?jiǎng)恿W(xué)建模，優(yōu)化