摘要：壓電作動器可以把電能轉換成機械能,在結構主動振動控制中具有應用背景.由于壓電作動器的布局對振動控制效果影響很大,因此作動器布局優化一直是結構控制研究的關鍵之一.為了提高壓電結構控制能量的利用效率,本文提出了以提高結構可控性為目標的壓電作動器的拓撲優化方法.基于經典層合板理論對壓電結構進行了有限元建模,并采用模態疊加法將動力控制方程映射到模態空間,推導了基于控制矩陣奇異值的可控性指標.優化模型中,選取可控性指標指數形式為目標函數,將設計變量定義為作動器單元的相對密度,并基于人工密度懲罰模型構造了壓電系數懲罰模型,給出了基于控制矩陣奇異值的可控性指標關于設計變量的靈敏度分析方法.優化問題采用基于梯度的數學規劃法求解.數值算例驗證了靈敏度分析方法和優化模型的有效性,并討論了主要因素對優化結果的影響.
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