题目：压电智能结构优化配置及主动控制研究

随着航天科技的进步，航天器中采用了越来越多的大尺寸空间结构，这类结构具有尺寸大、刚度低、转动惯量大、阻尼小、可折叠等特性，在展开或者是在空间环境中工作时，容易受到外界的扰动而出现衰减缓慢的振动，从而影响航天器的控制精度甚至出现结构破坏；现代航空器中在飞行时，也会出现操纵面颤振及抖振的现象，同时现代高品质民用飞机也存在飞机座舱降噪及操纵面的阵风减缓的需求。因此，对结构的振动控制具有重要的意义。
在这个背景下，本文采用模态分析及控制理论，对板和桁架等典型挠性结构的主动振动控制进行了数值仿真，并且同时对压电元件的优化配置进行了研究。本文主要工作包括：
（1）在前人的研究基础上，根据振动的物理方程，推导出含有压电元件杆单元的有限元方程，并且将其应用到桁架结构上。
（2）由于压电元件的配置关系着能量的利用效率和控制效果。本文提出一种新的压电元件配置优化方法，并以此建立目标函数，利用遗传算法进行求解，对压电元件的数目及位置进行优化，以总能量吸收率为标准将优化结果与其他配置方法进行对比，可以发现该优化方法具有明显的优势。
（3）利用有限元方法和最优控制理论，分别对含压电元件的不同的桁架结构进行有限元建模，并且对这些结构进行主动振动控制的数值仿真。仿真中，以瞬时激励扰动模拟桁架结构在空间环境中对结构造成的干扰。通过仿真的结果，与未进行主动振动控制的结构进行对比，结果显示可以有效抑制结构的振动。
（4）运用上述方法和理论对典型航空结构-简支板结构进行主动振动控制的研究，利用优化准则进行压电元件的优化配置，并且基于优化配置的结果对该结构进行主动振动控制，可以有效抑制结构的振动。