基于線性規(guī)劃的三棱柱張拉整體單元的優(yōu)化控制研究.pdf

1、張拉整體結(jié)構(gòu)以其連續(xù)拉間斷壓的特性很好的反應(yīng)了自然界的客觀規(guī)律，也越來越受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的關(guān)注與青睞。在張拉整體結(jié)構(gòu)上安裝作動(dòng)器、傳感器構(gòu)造一種智能張拉整體結(jié)構(gòu)，使張拉整體結(jié)構(gòu)像人一樣具有“生命”，能夠主動(dòng)對(duì)外界環(huán)境產(chǎn)生響應(yīng)，利用作動(dòng)器的變形改變桿件的長度來提高結(jié)構(gòu)的剛度，并且使結(jié)構(gòu)的受力最小，從某些方面來講，比傳統(tǒng)的增加材料用量或許更有意義。
　　本文在三棱柱張拉整體單元中連接作動(dòng)器，以桿件工作狀態(tài)系數(shù)最小為目標(biāo)，以作動(dòng)器參數(shù)、關(guān)

2、鍵節(jié)點(diǎn)位移限制為約束，構(gòu)造基于線性規(guī)劃的三棱柱張拉整體單元強(qiáng)度優(yōu)化控制模型。通過求解此模型得到作動(dòng)器的調(diào)節(jié)量從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的形狀調(diào)整，使結(jié)構(gòu)在給定約束條件下達(dá)到受力最合理。從不同工況、不同控制指標(biāo)、不同作動(dòng)器數(shù)量及布置情況下分析了三棱柱張拉整體單元的強(qiáng)度優(yōu)化控制。
　　本文還提出基于線性規(guī)劃的位移控制優(yōu)化模型。該模型以結(jié)構(gòu)的位移最小為優(yōu)化目標(biāo)，以作動(dòng)器的主動(dòng)變形量為控制變量，以結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)系數(shù)、節(jié)點(diǎn)位移控制指標(biāo)、作動(dòng)器的參數(shù)為約束條

3、件。通過位移控制線性規(guī)劃優(yōu)化模型，研究了三棱柱張拉整體單元在不同工況下、不同作動(dòng)器布置數(shù)量及布置情況下的優(yōu)化控制效果。通過分析發(fā)現(xiàn)，在斜索和頂索同時(shí)裝有作動(dòng)器時(shí)的控制效果要優(yōu)于單獨(dú)在斜索中裝有作動(dòng)器或單獨(dú)在頂索中裝有作動(dòng)器時(shí);只有壓桿裝有作動(dòng)器時(shí)的控制效果優(yōu)于單獨(dú)在斜索中裝有作動(dòng)器或單獨(dú)在頂索中裝有作動(dòng)器時(shí)。
　　本文研究了張拉整體結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)靜態(tài)控制，構(gòu)建了基于線性規(guī)劃的多目標(biāo)控制模型，通過算例分析了張拉整體結(jié)構(gòu)多目標(biāo)控制的特征

4、。通過算例分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)考慮單一目標(biāo)時(shí)，該指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)之后，往往會(huì)使其他指標(biāo)過大，這在工程實(shí)際中有時(shí)是不合理的。通過多目標(biāo)的控制優(yōu)化模型，雖然得到的各個(gè)指標(biāo)和單目標(biāo)相比不是最優(yōu)，但是綜合考慮各個(gè)指標(biāo)的情況下卻是最優(yōu)的結(jié)果，是在各個(gè)指標(biāo)中尋求一種平衡的結(jié)果。
　　最后本文設(shè)計(jì)了一個(gè)具有主動(dòng)單元的張拉整體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析了位移控制優(yōu)化結(jié)果，通過作動(dòng)器改變主動(dòng)單元的長度來考察結(jié)構(gòu)形態(tài)的控制效果。通過試驗(yàn)表明，調(diào)節(jié)構(gòu)件的長度可以實(shí)