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1、毕 业 设 计（论 文）题 目： 随机智能结构振动控制优化 院（系）： 自动化学院 专 业： 自动化 班 级： 自动0804 学生姓名： 导师姓名： 职称： 教授/讲师 起止时间： 2012年3月8日至2012年6月20日西 安 邮 电 大 学毕 业 设 计 (论文) 工 作 计 划 学生姓名 _指导教师_ _职称_教授/讲师_系别_自动化学院_专业_自动化_题目_随机智能结构振动控制优化设计_工作进程起 止 时 间工 作 内 容 3月23日4月12日 学习有限元及优化相关基本知识 4月13日5月3日 了解PID控制的基本原理 5月4日5月23日 熟悉Matlab软件 5月24日6月13日 编
2、写程序并输出运算结果 6月14日6月25日 撰写毕业论文主要参考书目(资料)1 胡寿松，自动控制原理，科学出版社。2 徐芝纶，弹性力学，高等教育出版社。3 胡细宝等，概率论数理统计随机过程，北京邮电大学出版社。4 徐斌等，Matlab有限元结构动力学分析与工程应用，清华大学出版社。5 陶宝祺，智能材料&结构，国防工业出版社。主要参考书目(资料)主要仪器设备及材料计算机、Matlab软件论文(设计)过程中教师的指导安排 每周三下午、周五下午对计划的说明西 安 邮 电 大 学毕业设计(论文)任务书 学生姓名指导教师王文庆/王敏娟职称教授/讲师系别自动化学院专业自动化题目随机智能结构振动控制优化设计
3、 任务与要求1、 了解有限元基本知识。2、 熟悉优化模型三要素。及优化求解方法。3、 熟悉Matlab软件。4、 掌握PID控制控制的原理及作用。5、 学会运用Matlab优化工具箱，具有一定的编程能力。开始日期2012 3月8日完成日期2012年6月20日系主任(签字)2012年1月8日西安邮电大学毕业设计(论文)开题报告自动化院自动化 专业 08 级 04班课题名称： 随机智能结构振动控制优化学生姓名： 郑翔 学号： 06081130指导教师： 王文庆/王敏娟 报告日期： 2008年3月18日 1.本课题所涉及的问题及应用现状综述智能材料是指以最佳条件响应外界环境的变化，且按照这种变化显示
4、自己功能的材料，它可以感知到外界环境的变化，并针对这种变化做出瞬时主动响应，具有自诊断、自适应、自修复、以及靠自身驱动完成特定功能(如形状和振动控制)的能力，表现出动态的自适应性。这一概念来自基于自身调节机制而能够适应于不同外界环境下的自适应系统的开发，它主要是基于新材料技术和微机电技术发展起来的。显然，这样的智能结构比常规的被动结构具有更大的优越性，它结合了当今各门前沿学科的研究成果，使得其能够进行数据传输，并能检测结构的应力、应变、损伤、温度、压力等参数，还能改变结构的外形及其应力分布等多种功能。所有这些传统机械结构不具备的功能使得智能结构具有减振降噪、故障诊断、损伤修复、精确定位、结构外
5、形控制等多种功能，可应用在形状控制、自适应系统、振动控制中等等。智能结构，就是指集成有分布传感器、分布驱动器、控制器及电源，且具有人们所希望的一些仿生功能的结构或部件。振动控制领域的智能结压电智能梁的振动控制构，能感知其所受激励，并通过控制器和驱动器做出恰当反应，快速抑制振动，使结构始终处于最佳工作状态。近年来，随着科学技术，特别是航空、航天、机械、电子等技术的飞速发展，使得这些领域的动力机械、交通工具等都向着高速重载的方向发展，而随之带来的振动问题，也显得日益突出和重要。从而对材料的要求越来越来高，传统材料一旦制成成品，就不可能在使用过程中对其性能实施动态监控，并且材料只能被、动地受环境的影
6、响，不能针对环境的变化做出适当的反应。对于这些不足，在20世纪70年代末80年代初，受自然界生物具备的某些能力的启发，美国军方为提高飞行器的性能，首先提出了“智能材料”和“智能结构”的概念。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析本课题的目的是从工程实际需要出发，对随机参数压电智能梁结构的振动主动控制问题进行研究，以期获得对工程压电智能梁结构振动主动控制有意义的结论。文中主要进行了基于概率的压电智能梁结构动力特性分析研究、动力响应分析研究；建立了基于最大耗散能准则且具有动力响应可靠性约束的压电智能梁结构的传感器/作动器优化配置的数学模型。本文完成的主要工作包括以下几
7、个部分：(1) 基于Hamilton原理，同时考虑压电智能梁结构的机电耦合效应建立了压电智能梁结构有限元动力学方程(2) 在考虑压电智能梁结构及其传感器/作动器的物理参数和尺寸参数具有随机性的前提下，推导出了结构动力特性的数字特征与结构物理参数数字特征之间的关系表达式，得出了对工程压电智能梁结构振动主动控制中动力特性分析有实际意义的结论(3)用速度负反馈控制律，基于最大耗散能准则，建立了以传感器/作动器位置和控制系统增益为设计变量，具有动力响应(应力响应和位移响应)可靠性约束的压电智能梁结构传感器/作动器优化配置的数学模型。分别应用分布函数法和可靠性安全系数法对模型中可靠性约束进行了等价显示化
8、处理，使原可靠性约束的优化问题可应用常规约束的优化方法来求解。(4) 针对文中推导的动力特性和动力响应数字特征的求解公式，以智能梁结构为例，编制了基于概率的结构动力分析程序，分别对结构动力特性及动力响应进行了分析，数值算例验证了本文提出的基于概率的动力分析模型及求解方法的正确性与可行性。3.完成本课题的工作方案随机参数压电智能梁结构振动主动控制是目前结构设计与控制研究领域中的重要课题。本课题针对随机参数压电智能梁结构开展了结构动力分析、传感器/作动器优化配置和结构振动主动控制研究。在考虑结构材料的物理参数(质量密度和弹性模量)、尺寸参数(宽度和厚度)为随机变量的情况下，对结构进行了基于概率的动
9、力特性分析；在考虑结构材料的物理参数、外加荷载和闭环控制力均为随机变量的情况下，对结构进行了动力响应分析。以速度负反馈作为闭环控制律，基于最大耗散能准则，建立了以传感器/作动器的位置和控制系统增益为设计变量，具有动力响应(应力响应和位移响应)可靠性约束的压电智能梁结构传感器/作动器优化配置的数学模型。最后，通过数值算例验证了文中建立的动力特性分析模型、动力响应分析模型和传感器/作动器优化配置模型的正确性及可行性；通过计算机仿真，表明了对结构振动主动控制的有效性。（1）3月23日4月12日 了解有限元及智能材料基本知识 （2）4月13日5月3日 熟悉Ansys软件 （3）5月4日5月23日 建立
10、智能梁结构有限元数学模型 （4）5月24日6月13日 编写程序并输出仿真结果 （5）6月14日6月25日 撰写毕业论文 4指导教师审阅意见 指导教师(签字)： 年 月 日说明：本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名郑翔性别男学号06081130专 业班 级自动0804课题名称随机智能结构振动控制优化课题类型科研题目难度较难毕业设计（论文）时间2012 年3月8日6月 20日 指导教师王文庆/王敏娟(职称：教授/讲师)课题任务完成情况论 文 (千字)； 设计、计算说
11、 明书 (千字)； 图纸 (张)；其它(含附 件)：指导教师意见分项得分：开题调研论证分； 课题质量（论文内容）分； 创新 分；论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分指导教师审阅成绩：指导教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见分项得分：选题 分； 开题调研论证分； 课题质量（论文内容）分； 创新分；论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分评阅成绩：评阅教师(签字)： 年月 日验收小组意见分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分验收成绩：验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见 分项得分：准备情况 分； 陈述情况分； 回答问题 分； 仪表 分
12、答辩成绩： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日成绩计算方法(填写本系实用比例)指导教师成绩 20 () 评阅成绩 30 () 验收成绩 30 () 答辩成绩 20 ()学生实得成绩(百分制)指导教师成绩 100 评阅成绩 100 验收成绩 100 答辩成绩 100 总评 100 答辩委员会意见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 系答辩委员会主任(签字)： 系(签章) 2008 年 6 月 日备注西安邮电大学毕业论文(设计)成绩评定表(续表)摘 要2Abstract31绪论11.1智能结构的提出与发展11.2智能材料21.2.1压电智能材料分类21.2.2压电智能材料在结构振动控制中的应用21.3智能桁架结构参数具有随机性时振动控制优化问题
