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第一章　智能结构最优控制的基本概念和规划论解法1

1.1　智能结构概述1

1.1.1　智能结构的概念和分类1

1.1.2　智能结构的工作原理4

1.1.3　智能结构发展的需求背景5

1.2　智能结构研究进展7

1.2.1　智能结构振动控制的研究8

1.2.2　智能结构形状控制的研究9

1.2.3　作动器／传感器最优配置研究11

1.2.4　智能结构系统建模和分析12

1.2.5　智能结构强度控制研究15

1.2.6　智能结构工程应用前景15

1.3　智能结构控制的规划法19

1.3.1　数学规划概述19

1.3.2　线性规划20

1.3.3　二次规划23

1.4　智能结构研究的关键技术24

第二章　智能桁架结构的强度最优控制26

2.1　杆件长度误差对桁架结构应力的影响26

2.1.1　三杆静不定桁架结构26

2.1.2　空间对称结构30

2.1.3　一般空间结构承载能力的提高33

2.2　载荷多工况下静不定桁架工作状态控制途径36

2.2.1　模型的建立与求解37

2.2.2　算例与分析38

2.3　考虑作动器刚度影响的桁架结构强度控制41

2.3.1　单元与结构的合理工作状态41

2.3.2　作动器与单元的综合刚度42

2.3.3　使结构工作状态合理化的规划法模型42

2.4.1　作动器参数对结构性能调控的影响46

2.4　作动器参数及外力对结构性能的影响46

2.4.2　外力对结构性能调控的影响50

2.5　实施结构调控策略的模拟51

2.5.1　反复“加载、调控、卸载”的模拟分析51

2.5.2　各作动器主动变形比例放大直至调控实现53

2.5.3　多次加载、调控与一次加载、调控的结果等价性53

2.6　位移约束下的强度控制模拟56

2.6.1　最优控制模型56

2.6.2　数值算例与分析58

第三章 智能桁架结构刚度最优控制64

3.1 最优控制模型的建立64

3.1.1　控制模型的提法64

3.1.2　控制模型的处理66

3.1.3　控制模型的形成69

3.2　数值算例与分析70

4.1.1　控制模型的提出76

第四章　智能桁架结构多目标最优控制76

4.1　多目标最优控制模型的建立76

4.1.2　控制模型的处理77

4.2　数值算例与分析78

4.3　改进的多目标控制模型80

4.4　改进模型算例82

4.5　权系数讨论84

4.6　两种控制模型的对比研究85

4.7 小结85

第五章　精密复杂结构的综合控制87

5.1　智能天线结构的基本设定88

5.2　精密结构多目标问题的线性加权和方法89

5.2.1　控制模型的提法89

5.2.2　目标函数的处理90

5.2.5　数值模拟91

5.2.4　用于求解的控制模型91

5.2.3　约束函数的处理91

5.3　多目标问题的分层序列解法95

5.3.1　分层控制模型95

5.3.2　模型的处理96

5.3.3　数值算例97

5.4　小结101

第六章　机电耦合智能桁架强度最优控制102

6.1　压电方程导出103

6.2 压电材料微单元压电方程105

6.3　压电堆单元有关函数106

6.4　压电堆单元机电耦合动力学方程的导出108

6.5 压电主动杆单元机电耦合方程111

6.6　结构机电耦合系统有限元方程113

6.7　主动杆内力修正113

6.8.1　位移敏度114

6.8　应力敏度分析114

6.8.2　内力及应力敏度115

6.9　控制模型的建立115

6.10　数值算例与分析116

6.11 考虑机电耦合的自适应结构强度控制性态研究118

6.11.1 压电片数目对控制效果的影响118

6.11.2　极限电压对控制效果的影响119

6.11.3　压电材料弹性模量变化对控制效果的影响121

6.11.4　作动器面积变化对控制效果的影响121

6.11.5　外力与控制效果123

第七章　机电耦合智能桁架结构多目标最优控制124

7.1　多目标的考虑124

7.2　线性压电方程124

7.3　机电耦合有限元方程126

7.3.1　压电微元126

7.4.2　位移敏度127

7.4.1　主动杆件的内力127

7.3.2　结构系统机电耦合有限元方程127

7.4　位移及应力敏度127

7.4.3　内力及应力敏度128

7.5　机电耦合桁架位移最优控制128

7.5.1　控制模型的建立128

7.5.2　位移控制算例130

7.6　机电耦合桁架多目标最优控制132

7.6.1　控制模型的建立132

7.6.2　数值算例134

7.7　机电耦合桁架最大目标极小的控制方法135

7.7.1　模型建立与处理136

7.7.2　数值算例与分析138

7.8　小结140

第八章 智能天线结构精度最优控制141

8.1 旨在精度最优的天线控制141

8.2.2　含压电作动器的结构分析142

8.2.3　节点位移和杆件应力表示142

8.2　智能天线结构基本分析142

8.2.1　天线的精度142

8.3　天线最优控制模型143

8.3.1　天线控制模型的提出143

8.3.2 目标函数的显式表达143

8.3.3　应力约束的处理144

8.3.4　天线最优控制模型144

8.4　数值模拟与讨论145

8.5　天线结构分层序列最优控制模型148

8.5.1　分层序列控制模型的建立148

8.5.2　控制模型的处理148

8.5.3　分层序列控制模型数值算例与分析150

参考文献154