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、張拉整體結構以其連續(xù)拉間斷壓的特性很好的反應了自然界的客觀規(guī)律，也越來越受到結構設計師的關注與青睞。在張拉整體結構上安裝作動器、傳感器構造一種智能張拉整體結構，使張拉整體結構像人一樣具有“生命”，能夠主動對外界環(huán)境產生響應，利用作動器的變形改變桿件的長度來提高結構的剛度，并且使結構的受力最小，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器，以桿件工作狀態(tài)系數(shù)最小為目標，以作動器參數(shù)、關

2、鍵節(jié)點位移限制為約束，構造基于線性規(guī)劃的三棱柱張拉整體單元強度優(yōu)化控制模型。通過求解此模型得到作動器的調節(jié)量從而實現(xiàn)結構的形狀調整，使結構在給定約束條件下達到受力最合理。從不同工況、不同控制指標、不同作動器數(shù)量及布置情況下分析了三棱柱張拉整體單元的強度優(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。該模型以結構的位移最小為優(yōu)化目標，以作動器的主動變形量為控制變量，以結構工作狀態(tài)系數(shù)、節(jié)點位移控制指標、作動器的參數(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)，在斜索和頂索同時裝有作動器時的控制效果要優(yōu)于單獨在斜索中裝有作動器或單獨在頂索中裝有作動器時;只有壓桿裝有作動器時的控制效果優(yōu)于單獨在斜索中裝有作動器或單獨在頂索中裝有作動器時。
　　本文研究了張拉整體結構的多目標靜態(tài)控制，構建了基于線性規(guī)劃的多目標控制模型，通過算例分析了張拉整體結構多目標控制的特征

4、。通過算例分析發(fā)現(xiàn)，當考慮單一目標時，該指標達到最優(yōu)之后，往往會使其他指標過大，這在工程實際中有時是不合理的。通過多目標的控制優(yōu)化模型，雖然得到的各個指標和單目標相比不是最優(yōu)，但是綜合考慮各個指標的情況下卻是最優(yōu)的結果，是在各個指標中尋求一種平衡的結果。
　　最后本文設計了一個具有主動單元的張拉整體結構模型進行試驗研究，分析了位移控制優(yōu)化結果，通過作動器改變主動單元的長度來考察結構形態(tài)的控制效果。通過試驗表明，調節(jié)構件的長度可以實