摘要：壓電作動器可以把電能轉(zhuǎn)換成機械能,在結(jié)構(gòu)主動振動控制中具有應(yīng)用背景.由于壓電作動器的布局對振動控制效果影響很大,因此作動器布局優(yōu)化一直是結(jié)構(gòu)控制研究的關(guān)鍵之一.為了提高壓電結(jié)構(gòu)控制能量的利用效率,本文提出了以提高結(jié)構(gòu)可控性為目標(biāo)的壓電作動器的拓?fù)鋬?yōu)化方法.基于經(jīng)典層合板理論對壓電結(jié)構(gòu)進行了有限元建模,并采用模態(tài)疊加法將動力控制方程映射到模態(tài)空間,推導(dǎo)了基于控制矩陣奇異值的可控性指標(biāo).優(yōu)化模型中,選取可控性指標(biāo)指數(shù)形式為目標(biāo)函數(shù),將設(shè)計變量定義為作動器單元的相對密度,并基于人工密度懲罰模型構(gòu)造了壓電系數(shù)懲罰模型,給出了基于控制矩陣奇異值的可控性指標(biāo)關(guān)于設(shè)計變量的靈敏度分析方法.優(yōu)化問題采用基于梯度的數(shù)學(xué)規(guī)劃法求解.數(shù)值算例驗證了靈敏度分析方法和優(yōu)化模型的有效性,并討論了主要因素對優(yōu)化結(jié)果的影響.
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