Luận án tiến sĩ Cơ học: Ứng dụng lý thuyết điều khiển trong tối ưu tần số riêng và khối lượng của kết cấu thanh

Mục đích của luận án "Ứng dụng lý thuyết điều khiển trong tối ưu tần số riêng và khối lượng của kết cấu thanh" là tìm cơ sở khoa học và giải pháp thực tế để tối ưu hóa cấu trúc kết cấu nhằm đạt được dải tần số riêng phù hợp trong khi đảm bảo tiêu chuẩn về khối lượng của kết cấu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án tiến sĩ Cơ học: Ứng dụng lý thuyết điều khiển trong tối ưu tần số riêng và khối lượng của kết cấu thanh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Minh Thúy ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂNTRONG TỐI ƢU TẦN SỐ RIÊNG VÀ KHỐI LƢỢNG CỦA KẾT CẤU THANH LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Minh Thúy ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂNTRONG TỐI ƢU TẦN SỐ RIÊNG VÀ KHỐI LƢỢNG CỦA KẾT CẤU THANH Chuyên ngành : Cơ kỹ thuật Mã số : 62520101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. BÙI HẢI LÊ 2. PGS.TS. TRẦN ĐỨC TRUNG Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung trình bày trong luận án này được nghiêncứu bởi bản thân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Bùi Hải Lê vàPGS.TS. Trần Đức Trung. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực vàchưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh TS. Bùi Hải Lê Trần Minh Thúy PGS. TS. Trần Đức Trung LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Cơ học vật liệu và kết cấu, Bộmôn Hình họa & Vẽ kỹ thuật, Viện Cơ khí, Viện Đào tạo Sau đại học,Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi thựchiện công trình này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trần Đức Trung vàTS. Bùi Hải Lê đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tôi có thể thực hiện vàhoàn thành Luận án này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bố mẹ, chồng, cáccon, các anh chị em đồng nghiệp và các bạn đã luôn động viên, giúp đỡtôi trong thời gian qua. Hà Nội, /2018 Trần Minh Thúy MỤC LỤC TrangCHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU TRONG DAO ĐỘNG 61.1 Tổng quan về điều khiển tối ưu và đối tượng điều khiển 6 1.1.1 Điều khiển, điều khiển tối ưu và bài toán tối ưu hóa kết cấu 6 1.1.2 Dao động xo n, dao động dọc và dao động uốn của thanh 7 1.1.3 Các đ i lượng cơ bản đ c trưng của dao động kết cấu 111.2 Các phương pháp điều khiển dao động của kết cấu 11 1.2.1 Các phương pháp điều khiển dao động của kết cấu 11 1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu về điều khiển dao động của kết cấu 121.3 Điều khiển tối ưu dải tần số riêng và khối lượng kết cấu d ng thanh 19 1.3.1 Mô hình khảo sát dao động của kết cấu 19 1.3.2 Các bài toán khảo sát về dao động kết cấu d ng thanh 20 1.3.3 Các nội dung thực hiện của bài toán tối ưu đa mục tiêu 221.4 Kết luận chương 1 22CHƢƠNG 2 CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU THEO PMP, HÀM ĐA MỤC TIÊU TỔNG QUÁT 242.1 Phương trình vi phân tr ng thái của thanh (trục) 24 2.1.1 Phương trình vi phân tr ng thái của trục ch u dao động xo n 24 2.1.2 Dao động dọc của thanh 25 2.1.3 Dao động uốn của thanh 26 2.1.4 Phương pháp ma trận truyền 272.2 Điều khiển tối ưu và nguyên lý cực đ i Pontryagin 30 2.2.1 Bài toán điều khiển tối ưu 30 2.2.2 Nguyên lý cực đ i Pontryagin 35 2.2.3 Thuật giải bài toán tối ưu áp dụng nguyên lý cực đ i Pontryagin 372.3 Tối ưu hóa kết cấu áp dụng PMP 39 2.3.1 Áp dụng PMP trong tối ưu hóa kết cấu 39 2.3.2 Hàm đa mục tiêu tổng quát trong tối ưu hóa kết cấu 43 2.3.3 Phương pháp phân tích trọng số và xây dựng tập giải pháp khả thi 462.4 Kết luận chương 48CHƢƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU ĐA MỤC TIÊU TRỤC VÀ THANH S DỤNG PMP 493.1 Điều khiển tối ưu đa mục tiêu trục dao động xo n s dụng PMP 493.2 Điều khiển tối ưu đa mục tiêu thanh dao động dọc s dụng PMP 543.3 Bài toán độ cứng dầm ch u uốn s dụng PMP 59 3.3.1 Giải bằng nguyên lý cực đ i Pontryagin 59 3.3.2 Đ t bài toán 65 3.3.3 Nhận x t 663.4 Thuật toán và chương trình tính 673.5 Kết luận chương 3 67CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ T NH TOÁN SỐ 684.1 Bài toán 1: Kiểm tra độ tin cậy của thuật toán và chương trình tính 68 4.1.1 Trục ch u dao động xo n 69 4.1.2 Thanh ch u dao động dọc 71 4.1.3 Nhận x t 734.2 Bài toán 2: Điều khiển tối ưu đa mục tiêu trục ch u dao động xo n s dụng PMP 7 ...