《基於張拉整體的智慧型結構研究》是依託浙江大學，由許賢擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於張拉整體的智慧型結構研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：許賢
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
張拉整體結構對外荷的高敏感性決定了這種結構體系需要在一種適應性很強的控制系統下才能發揮它的優勢。本項目將利用張拉整體結構的特有屬性，在現有的結構控制與結構檢（監）測的理論基礎上，引入學習、思考、決策等人工智慧機制，研究開發一種可以通過連續改變結構幾何形態來保證結構安全性與功能要求的新型張拉整體智慧型結構體系。重點解決張拉整體智慧型結構體系的結構機理、最佳化控制、智慧型學習和系統集成四個方面的基礎理論與關鍵技術問題，建立基於張拉整體的智慧型結構體系理論框架，形成融合現代結構工程、感測、控制、人工智慧等高新技術的智慧型結構系統集成技術。本項目的開展將推進強幾何非線性預應力結構的找形分析、變形跟蹤等力學理論的發展，促進人工智慧算法與隨機搜尋算法在智慧型結構控制中的套用，完善土木工程智慧型結構的理論框架、實現路線，推動張拉整體結構從理論研究走向工程實踐，部分研究成果同樣適用於航天結構、機器人技術等相關工程領域。
結題摘要
張拉整體結構對外荷的高敏感性決定了這種結構體系需要在一種適應性很強的控制系統下才能發揮它的優勢。本項目利用張拉整體結構的特有屬性，在現有的結構控制與結構檢（監）測的理論基礎上，引入智慧型機制，研究開發一種可以通過連續改變結構幾何形態來保證結構安全性與功能要求的新型張拉整體智慧型結構體系。重點解決張拉整體智慧型結構體系的結構機理、最佳化控制、智慧型學習和系統集成四個方面的基礎理論與關鍵技術問題，取得的主要研究成果包括以下四個方面：（1）將張拉整體結構的合理形體確定問題劃分為找形與找力兩大類問題，分別建立了相應的約束最佳化模型，引入直接搜尋算法求解此類約束最佳化問題，為解決自由形態及複雜張拉整體結構的合理形式和形態問題提供了一條有效的途徑。（2）建立了張拉整體結構靜態與動態、線性與非線性形態最佳化控制的數學模型，提出採用增量動力鬆弛法跟蹤張拉整體結構的形態調整路徑，研究了作動器數量、布置位置及其他約束條件對控制效果的影響，比較了不同最佳化算法的計算效率與與適用條件。（3）提出了張拉整體結構的智慧型（自適應）形態調節策略與路徑選擇方法，推導了分別以內力與位移為控制目標的自適應形態調節策略，研究了典型張拉整體結構在不同工況下的自適應形態調整過程。（4）編制了基於Matlab平台的張拉整體結構合理形態分析、最佳化控制與仿真模組，以平面張拉整體結構為例實現了軟硬體系統的集成，實現了隨荷載改變結構形態自適應改變的過程，演示了算法與系統的可行性。
