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简谈桁架压电桁架中作动器和传感器优化布置学年

收藏本文 2024-01-23 点赞:35112 浏览:159812 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来,世界的航天事业尤其是我国的航天事业的进展蒸蒸日上,同时桁架结构在航天工程中运用也越来越广泛。但是桁架结构在太空中有着着潜在的危险,这是因为外空中的介质含量及其稀薄,如果桁架结构在外空中受到某种激励,很容易产生振动并且在短时间内达到稳定状态比较困难,这对航天结构系统本身和安装在系统上的仪器与设备是不利的。解决这个不足的最好策略是振动进行主动的制约,这就需要在航天桁架中布置传感器和作动器,利用传感器和作动器适时的对航天桁架的响应进行监测和制约。虽然较多的传感器和作动器能够获得比较全面的信息和产生较大的阻力,然而如果传感器与作动器的数目过多、位置布置不合理,则不仅会使制约的效果下降还会增加能耗,严重时还会破坏整个制约系统。由此,我们需要对桁架中传感器与作动器的数目和位置进行优化,以便可以以合理的作动器与传感器的数目和位置对航天桁架进行制约。这有很好的论述作用和实际的运用价值。本论文以压电智能桁架为探讨对象,利用压电片的正、逆压电效应,浅析主动杆件与结构的机电耦合作用,并建立含有传感器与作动器的智能桁架有限元模型。针对遗传算法在收敛不足对遗传算法的算子进行改善,同时针对遗传算法求解多目标求解时因采取传统固定权数策略确定目标的权重系数有着的主观性缺点,本论文采取随机权数策略进行改善。同时本论文运用ANSYS的参数设计语言对空间桁架进行建模和求解,并给出部分的命令流。最后本论文以作动效率为准则,运用改善后的遗传算法对桁架中传感器与作动器的数目和位置布置进行优化,经过对优化结果的浅析可知,本论文策略具有较好的优化效果。关键词:智能桁架论文堆型作动器论文遗传算法论文ANSYS论文APDL论文

    摘要6-7

    Abstract7-8

    目录8-10

    第1章 绪论10-23

    1.1 引言10

    1.2 智能结构概念和组成10-13

    1.2.1 智能结构概念10-11

    1.2.2 智能结构的组成11-13

    1.3 智能结构振动制约技术的进展与近况13-17

    1.3.1 智能结构振动制约策略13-14

    1.3.2 智能结构振动制约进展与近况14-17

    1.4 作动器与传感器优化配制17-21

    1.4.1 作动器与传感器数学模型17-18

    1.4.2 作动器与传感器优化配置准则18-20

    1.4.3 作动器与传感器优化配置的计算策略20-21

    1.5 论文的探讨内容21-23

    第2章 智能桁架有限元建模23-36

    2.1 引言23

    2.2 桁架结构数学模型的建立23-31

    2.2.1 建模基础23-24

    2.2.2 压电方程24-27

    2.2.3 杆单元有限模型27-29

    2.2.4 桁架结构动力学模型29-31

    2.3 结构系统的动力响应浅析31-33

    2.4 智能桁架数学模型33-35

    2.4.1 智能桁架模型的建立33-34

    2.4.2 智能桁架结构模态浅析34

    2.4.3 模态制约算法34-35

    2.5 本章小结35-36

    第3章 遗传算法改善和运用36-53

    3.1 遗传算法的基本思想和特点36-38

    3.1.1 遗传算法的基本概念36-37

    3.1.2 遗传算法的基本流程37-38

    3.2 遗传算法的算法设计38-48

    3.2.1 遗传算法设计的基本步骤38-39

    3.2.2 编码策略39-41

    3.2.3 基本遗传算子41-47

    3.2.4 适应度函数47-48

    3.3 遗传算法的改善和运用48-52

    3.3.1 遗传算法的改善48-49

    3.3.2 改善遗传算法的运用49-52

    3.4 本章小结52-53

    第4章 智能桁架中作动器数目与位置优化53-65

    4.1 桁架独立模态模型53-54

    4.2 主动杆件机电耦合方程54-56

    4.2.1 主动杆耦合方程54-56

    4.2.2 压电陶瓷堆传感模型56

    4.3 作动器的优化准则56-57

    4.4 ANSYS介绍57-59

    4.4.1 ANSYS工作方式57-58

    4.4.2 ANSYS的求解历程58-59

    4.4.3 ANSYS在桁架结构浅析的运用59

    4.5 实例59-64

    4.6 小结64-65

    第5章 结论与展望65-67

    结论65

    展望65-67

    致谢67-68

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