基于分散控制原理的大型复杂结构布局/控制协同优化方法研究

考虑到基于分散控制原理的结构布局/控制协同优化能大大提高结构振动控制整体性能并能克服传统单一控制不能对复杂结构进行实时、在线、鲁棒和可靠性响应控制等缺点，拟基于动态子结构方法、分散鲁棒控制方法和结构布局优化方法，建立大型复杂结构布局/控制协同优化模型，采用分解-协调策略进行协同优化，其中通过设计变量链式及缩减法、约束函数包络法、最优灵敏度分析法与全局灵敏度方程法和滞后耦合伴随法以减少优化计算工作量，最终获得鲁棒的优化结果，从而在理论与方法上为大型复杂结构预研提供新的动力学优化设计集成平台，为大型工程结构的振动控制提供切实可行的工程技术支持和技术储备。本研究创新点在于：1. 基于结构尺寸、形状和拓扑变量的尺度效应的机理研究形成高效的多约束的大型复杂结构布局优化方法；2.通过结构/控制协同优化提高结构重大灾害下的振动控制性能。

本项目基于动态子结构方法、分散鲁棒控制方法和结构布局优化方法，建立了大型复杂结构布局/控制协同优化模型，采用分解-协调策略进行协同优化，其中通过设计变量链式及缩减法、约束函数包络法、最优灵敏度分析法与全局灵敏度方程法和滞后耦合伴随法以减少优化计算工作量，最终获得了鲁棒的优化结果。本项目研究在理论与方法上为大型复杂结构预研提供了新的动力学优化设计集成平台，为大型工程结构的振动控制提供了切实可行的工程技术支持和技术储备。.　　具体研究成果：基于区间可能度的区间参数桁架结构多目标优化；区间参数桁架结构非概率动力可靠性拓扑优化；基于虚拟材料法的桁架固频极值求解；基于ICM准则法和遗传算法的结构动力学边界拓扑优化；耦合地震载荷作用下线性和非线性钢结构布局与控制协同优化；地震载荷作用下互联建筑结构、线性和非线性混凝土结构的布局与控制协同优化；基于能量和控制效果指标的黏滞阻尼器优化设计；基于动态子结构法的大型压电智能桁架结构开闭环性能及其灵敏度分析；采用全局协调优化方法，基于工程大系统设计条件最优分配的优化主导思想及其对偶优化主导思想，建立了两种大型复杂结构与控制协同优化的数学模型；确定性与区间参数不确定性压电智能结构与控制协同优化；压电智能桁架结构拓扑与控制协同优化实验。