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[Nastran专区] 如果对一个桁架结构(包含压电主动杆)做模态分析,选用那个软件好呢

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发表于 2006-12-23 21:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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如果对一个桁架结构(包含压电主动杆)做模态分析,选用那个软件好呢
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发表于 2006-12-24 23:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 wdhd 于 2016-3-22 11:21 编辑

  这个没有做过,不过见过一篇博士论文《自适应桁架结构振动控制仿真与实验研究》,使用patran/nastran作的,以下是该文章的相关信息(来自北航数字图书馆)
  【索 取 号】
  【论文编号】 BY0215106
  【题  名】 自适应桁架结构振动控制仿真与实验研究
  【作  者】
  【作者机构】 北京航空航天大学
  【论文级别】 博士
  【学科专业】 飞行器设计
  【导 师】 黄海
  【导师单位】 宇航学院
  【提交日期】 2006.09.14 20:26:51
  【关 键 词】 自适应结构,振动控制,有限元法,PID,仿人智能控制,模糊控制
  【中文文摘】 自适应结构可根据内部或外部的激励做出响应,自主地改变结构的几何形状和固有动态特性,以满足任务需求。自适应结构能满足飞行器结构对振动和形状精确控制的严格要求,随着航天技术的发展,对其研究显得到越来越重要。本文以空间应用为背景,采用理论分析、数值仿真和实验验证的手段,使用压电智能材料制成的主动元件,针对两个自适应桁架研究了大型空间柔性结构的主动振动控制问题,对自适应桁架结构的振动控制建模、控制器设计、系统稳定性、仿真技术和实验方法进行了系统研究,提出一种基于有限元模型的复杂结构振动控制设计与仿真技术,将三种控制方法应用于压电自适应桁架结构的振动控制,并用实验对控制器设计和仿真技术进行了验证。
  首先,为了跟踪自适应结构技术及其在空间结构中的应用情况,对自适应结构及其控制技术的研究现状进行了综述,分析了各种控制方法的特点,并介绍了自适应结构控制技术在航天领域的应用,在此基础上,指出本课题研究的背景和意义,提练出本文的研究内容。
  推导了以压电(PZT)堆式主动构件为作动器的空间自适应桁架结构的有限元模型,并对其进行了结构与动力特性分析。在PATRAN中分别建立了四棱柱和三棱柱桁架的有限元模型,用NASTRAN对其进行了模态分析,采用锤击法和共振法对两种结构的模态频率进行了测试。然后分析了造成模态频率计算和实验结果误差的原因,依照实验数据对两结构的有限元模型进行了修正,以便用于振动控制器设计。
  根据修正后的模型研究了自适应桁架结构的振动控制问题。将压电堆式元件置于结构中形成智能主动元件,分别设计了PID、仿人智能控制HSIC和仿人智能—模糊控制器HSIC_FC,采用加速度传感器和压电作动器实现对桁架振动的主动阻尼控制。HSIC的提出是为了解决PID控制中控制精确性、快速性和稳定性之间的矛盾,以获得更好的控制效果。在应用中发现HSIC的原型算法稳定性差,对此提出三种改进措施,并引入模糊控制策略,形成仿人智能控制和模糊控制混合控制方法HSIC_FC,提高了系统稳定性,取得良好的控制效果,可以考虑用于工程实践。然后以自适应桁架结构控制系统的运动方程为基础,采用模态截断法对直接反馈控制情况下自适应桁架结构控制系统稳定性进行了理论分析,得出控制增益计算公式,初步分析了仿人智能控制系统的稳定性,并以稳定性为原则总结出主动元件在结构中的优化配置准则。
  为了避免在建立结构数学模型过程中因简化和降价引起的模型误差,以及复杂结构建模难的问题,使控制器设计的准确性得以提高,提出了一种新的基于有限元法的结构振动控制设计和仿真技术。该方法可借助于商用结构有限元分析软件来实现,简便易行。据此在PATRAN/NASTRAN环境中利用PATRAN命令语言PCL建立了桁架结构通用控制仿真平台,以自适应桁架结构的振动控制为例进行了控制设计与仿真。仿真和实验结果表明该方法的仿真结果比基于简化数学模型的Simulink仿真结果更接近实验结果,证明新的结构振动控制设计与仿真技术切实可行,准确性高,为复杂结构与控制的一体化设计与仿真开辟了一条可行的途径,适于对处于设计阶段的复杂结构进行控制设计、仿真与评估。
  最后利用MATLAB/dSPACE软硬件综合实验环境,设计了自适应桁架振动控制实验系统。该平台将控制器的设计仿真与实验集成于一体,理论上可对任何实物进行在线控制设计,实施起来方便快捷,省时省力,并能实时调整控制参数、显示控制结果。在该平台上分别完成两种压电桁架结构在多种激励条件下的PID、HSIC和HSIC_FC振动控制实验,均取得满意的控制效果,且与基于有限元法的结构控制仿真结果吻合很好,验证了该方法的有效性和准确性,可以应用于工程结构振动控制设计与仿真。仿真和实验结果表明,各控制器显著增加了结构阻尼,均使桁架在典型低频谐振频率持续激励时振幅降低90%以上,随机冲击衰减时间减少90%以上,且在扫频和混频激励下也取得较好的控制效果。HSIC的快速性明显优于PID控制,而改进后的仿人智能-模糊控制可达近5%的控制效果,优于参考文献中其它控制方法的控制结果。这些结果不但证明了控制器设计正确高效,而且反过来验证了实验方法的精确性和先进性。
  [ 本帖最后由 tammy 于 2006-12-24 23:41 编辑 ]
 楼主| 发表于 2006-12-25 13:52 | 显示全部楼层

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