含压电材料复合板有限元模型

智能结构由主结构和作为传感元件和执行元件的分布压电材料及控制系统组成，是80年代末至90年代初兴起的一门综合性的高技术交叉学科，在建模、控制、优化等诸方面仍存在许多问题有待进一步研究。本文利用最小势能原理导出了具有压电传感器和执行器弯曲板的有限元方程的一般形式，建立了智能结构有限元静力模型，构造了一种新的压电板单元。最后用实例验证了该模型的正确性，该单元不仅节省计算机内存和计算机机时，而且提高了计算结果的精度。     

柔性杆梁结构振动主动控制的有限元分析

基于结构的有限元模型，用分段压电片作为控制执行器，利用线性二次优化法，由Ｒｉｃｃａｔｉ方程求出反馈增益矩阵及反馈控制力，并由此对系统（悬壁梁主体结构）实施的主动控制进行了有效地计算机模拟。     

具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒日∞振动控制

以具有范数有界不确定的压电柔性结构为对象，考虑其被控模态参数的不确定性以及剔除残余模态所引起的模型误差，建立了模态空间内结构的不确定线性分式模型；根据所建立的不确定模型，设计了一个对结构进行振动控制的非同位动态输出反馈H∞控制器，并将不确定闭环系统的极点配置在所预设的区域；利用线性矩阵不等式方法，将具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题．仿真结果表明，所建立的模态不确定模型是合理可行的，系统在控制结构低频模态的同时，能很好地抑制在非同位控制中因模型降阶而带来的高阶模态溢出；与单纯的鲁棒H∞控制方法相比较，采用带极点约束的鲁棒H∞控制方法对不确定柔性结构进行振动控制，可保留很好的稳态响应，同时也获得了更理想的动态响应特性．     

线性二次型调节器算法对黏弹性阻尼器参数的优化设计

鉴于黏弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法。通过对一个加入VED的3层混凝土框架结构进行动力响应数值分析,得出结论。方法相对简单,所提出的VED参数优化方法能够使结构动力响应得到有效的控制,控制效果与采用最优控制算法的计算结果较为接近,验证了该方法的有效性。利用上述方法优化VED参数,对结构进行振动控制,虽然无法达到全状态最优增益反馈控制力的主动控制效果,但经过优化后的动力反应逼近最优控制算法的结果。该方法为VED在结构减震控制方面取得更好的减震效果提供了理论参考。     

机床位置模糊调节的实验研究

提出在ＣＮＣ系统中采用模糊控制替代ＰＩＤ控制，用模糊调节改变位置系统增益，以减少跟随误差、加快系统响应速度和提高抗扰动能力。采用主从ＣＰＵ结构实现位置调节，并对伺服电机进行控制实验。     

LQR算法对粘弹性阻尼器参数的优化设计

鉴于粘弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法,通过对一个加入VED的3层混凝土框架结构进行动力响应数值分析,得出结论：本文方法是相对简单的;所提出的VED参数优化方法能够使结构动力响应得到有效的控制,该方法的控制效果与采用最优控制算法的计算结果较为接近,验证了该方法的有效性;利用上述方法优化VED参数,对结构进行振动控制,虽然无法达到全状态最优增益反馈控制力的主动控制效果,但经过优化后的动力反应逼近最优控制算法的结果。该方法为VED在结构减震控制方面取得更好的减震效果提供了理论参考。     

基于板梁扭转振动控制阻尼的压电片拓扑形状设计

针对悬臂板扭转振动主动控制问题,研究了以扭转阻尼为目标的PZT压电片拓扑形状优化技术,给出了反馈控制阻尼系数及其灵敏度计算公式,并采用渐进结构优化设计思想对压电片的拓扑形状进行了优化设计.仿真和分析结果证明了压电片拓扑形状优化设计对抑制扭转振动的有效性.     

用压电薄膜对弹性连杆机构的振动响应控制研究

提出一种利用压电薄膜片对弹性连杆机构的动力响应主动控制方法,推导了粘结压电材料后机构的有限元方程。应用模态控制理论对弹性连杆机构振动主动控制问题的原理和策略进行研究,给出了相应最优控制律。在此基础上研究了采用比例微分控制器达到模态最优控制的效果时,其增益参数的确定方法。     

一种确定压电传感器位置的拓扑优化方法

基于可观矩阵奇异值单元灵敏度的思想，提出了确定智能压电传感器安放位置的一种拓扑优化方法。为了获得智能结构压电传感器的优化位置，首先采用有限元方法对原系统进行了特征问题分析；第二利用奇异值分解法讨论了智能结构模态可观性的度量问题；第三推导了可观矩阵奇异值单元灵敏度公式；第四以奇异值单元灵敏度作为度量和准则并且给出一个门槛值，根据门槛值可以确定压电传感器优化位置；最后利用算例来说明本文方法的有效性。     

压电俘能器磁力限幅结构设计与优化

针对悬臂梁式PZT俘能器的压电陶瓷片经过长时间循环振动后常常会出现裂纹甚至发生断裂的问题,提出了俘能器的磁力限幅结构方案. 采用ANSYS软件对原结构以及限幅以后的结构进行谐响应分析. 结果表明,磁力限幅方案有效地减小了结构中的最大应力. 对磁力限幅方案进行了优化,并通过仿真证明了优化后的结构在俘能器获得最佳俘能效果的前提下,可有效控制压电陶瓷片的疲劳断裂.     

基于路面识别的非线性悬架系统自适应控制

针对非线性悬架系统,基于多目标布谷优化和路面识别算法,研究不同路面等级下悬架非线性系统特性,实现根据路面等级调整控制参数的目的.首先建立四分之一车辆模型,选取电流为优化变量,簧载质量加速度和轮胎动行程为优化目标;然后利用布谷优化算法求取不同路面下悬架最优参数,并利用路面识别方法得到当前路面等级,结合悬架性能需求实现悬架在不同路面下自适应调节.仿真结果表明:1)控制算法可根据不同路面情况自适应调整悬架参数,提高系统性能;2)相比于传统粒子群优化方法(PSO),基于布谷优化算法得到的控制电流能提供更为理想的悬架系统性能.     

混沌系统的最优保性能控制

研究了混沌系统的最优保性能控制问题。通过采用线性矩阵不等式方法,获得了一类混沌系统存在保性能控制律的一个充分必要条件,在此基础上,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了混沌系统的最优保性能控制律的设计方法。以Chen系统作为典型的例子,验证了这种控制方法的有效性。     

基于实数编码遗传算法的发酵过程优化控制

针对谷氨酸发酵过程的复杂性,利用人工神经元网络建立了谷氨酸发酵过程的动态数学模型,并利用实数制编码的遗传算法,采用过程整体优化的思路,以发酵过程中糖转化为谷氨酸的转化率为优化目标对发酵过程的多个操作变量同时进行优化,得到各个操作变量的最优控制轨迹.考虑到发酵过程中流加操作的重要性,将流加操作开始和结束的时间作为控制变量进行了优化.与产酸率为优化目标的仿真结果比较表明,该方法使发酵过程转化率有很大提高,且产酸率也接近于后者的最优产酸率.     

基于模拟退火算法的最优控制问题全局优化

参数化后的最优控制问题是一类高维非光滑非线性约束优化问题,传统的非线性规划算法求解时存在着收敛性差、局部收敛等问题。针对上述问题,该文采用多重参数化方法处理最优控制问题,非可微精确罚函数方法处理约束条件,引入了具有良好全局收敛性的模拟退火算法求解参数化后的最优控制问题。典型的时间最优和燃料最优控制问题的求解结果表明：模拟退火算法有着可靠的全局收敛性,优于遗传算法以及序列二次规划等经典优化算法。     

基于粒子群优化算法的的分数阶系统二次型最优控制算法

目前,利用分数阶变分法和分数阶非变分法,解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,存在数值算法的收敛效果不够好,近似化的步骤过于繁琐,且计算耗时长,以及在使用传统的梯度迭代优化算法解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,对于优化函数要求较高等问题。本文针对一类Caputo定义下的确定性线性分数阶系统,首先,设计一种状态反馈控制器,考虑从优化角度去解决分数阶系统的二次型最优控制问题,然后,利用PSO求二次型性能指标的最优值,即系统的最优控制增益,最终,得到系统的最优控制律。仿真结果表明,PSO比传统的梯度迭代优化算法收敛效果更佳,通用性更好,获得的性能指标更小,验证了该算法有效可行。     

控制微观组织和材料损伤的锻造工艺多目标优化

为了对大型锻件多步锻造过程中微观组织和裂纹进行控制,提出了一种基于数值模拟的多目标优化设计方法.该方法以始锻温度、锻模击打速度和工步压下量为优化设计变量,以锻件晶粒均匀细小和材料损伤为子目标并构造总目标函数,将正交试验设计引入优化解搜索过程,获得了最优锻造工艺参数.应用该方法对圆柱体两步镦粗工艺进行多目标优化设计,并与单目标优化进行了对比分析.结果表明:工步压下量对锻件微观组织和开裂率影响最大,其次为锻模击打速度,始锻温度影响最小;要想获得均匀细小的锻后晶粒组织并防止裂纹产生,宜选用较高的始锻温度和较大的初锻压下量;多目标优化对微观组织和材料损伤的优化效果较显著.     

基于时间最优控制的模糊控制优化方法

讨论了二次积分系统的时间最优控制．考虑到系统的鲁棒性和抗扰动能力，对其参数设计方法进行了改进．理论分析和仿真表明，这种基于时间最优控制的非线性设计方法具有很好的控制效果和鲁棒性，适用于一类二阶系统的控制．通过二阶系统的模糊控制和时间最优控制的对比发现，一类二阶系统或可近似为二阶系统的模糊控制实际上是对二阶系统最优控制的一种近似．在此基础上，指出了模糊控制规则设计中一种常见的错误，并提出了基于时间最优控制的模糊控制规则的制定和优化方法     

双目标区域化PSO热风炉均压滑模控制

目的 针对热风炉冷风均压控制中存在的大惯性、大滞后和超调量大等问题,提出一种基于双目标区域化粒子群算法的热风炉冷风均压滑模控制策略。方法 所提策略将冷风流量作为控制量,将冷风压力设为被控量,将滑模控制算法与粒子群优化算法相结合,选取常规滑模算法并对其进行改进,运用指数趋近律降低外部扰动对系统产生的影响,并加入双目标区域化粒子群算法对滑模切换增益系数和指数趋近系数进行寻优,通过粒子平均排名、环境检验参数等指标作为寻优条件,以求取最优滑模控制律对冷风压力进行调控,进而实现均压优化控制效果。结果 仿真结果表明：所设计控制策略在适配条件下于58.2 s时达到稳定,超调量为4.1%,在失配且加入干扰条件下于72.4 s时达到稳定,超调量仅为17.6%,与串级PID控制和常规滑模控制相比,策略拥有良好的超调和快速达到稳定的能力。结论 工程应用表明：冷风压力波动偏差仅为±6.48 Kpa,所提控制策略拥有稳定性高、响应快和超调量小的特点,能够较好应用于实际生产中热风炉冷风均压工况要求。     

制导系统硬件量测设备精度分析

提出导弹制导控制系统硬件量测设备精度要求的分析方法．以中制导精度为优化指标，以涉及中制导系统的硬件量测设备的精度要求为优化参数，采用遗传算法进行寻优，确定相关硬件量测设备的精度指标要求．仿真实验结果表明，在工程上优化结果有利于进一步的误差分析及硬件设备的选定，误差分析结果及硬件设备的选定影响制导控制系统的改进．     

全局优化方法在最优控制中的应用

利用球约束下的全局优化的Canonical对偶方法得到了一类最优控制问题的离散解.首先经过一系列数学处理得到与原问题相应的球约束下的全局优化问题,然后利用Canonical正则空间上的微分系统方法寻找全局最优解.最后应用该方法求解两个例子.