Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Giảm rung bằng cách tối ưu hóa tần số tự nhiên cho việc thao tác một dàn giáo biến hình
Tóm tắt
Nghiên cứu này điều tra việc tối ưu hóa các kế hoạch chuyển động cho các dàn giáo biến hình hai chiều (VGTs) nhằm giảm bán chủ động biên độ rung trong khi các VGT di chuyển một tải mục tiêu từ một điểm đến một điểm khác. Chúng tôi giả định rằng tải trọng như các vệ tinh gặp sự cố có một bộ điều khiển mô men hoặc bánh xe phản lực; sự nhiễu loạn hình sin tương ứng do tải trọng tạo ra có thể gây ra rung cộng hưởng cho các VGT trong quá trình thao tác. Tần số tự nhiên trong quá trình thao tác của các VGT được cho là một hàm của hình học; do đó, kế hoạch chuyển động cho các VGT có thể được tối ưu hóa bằng cách xem xét sự khác biệt giữa tần số của sự nhiễu loạn do tải trọng áp dụng và tần số tự nhiên của các VGT. Để nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi hình học lên rung cấu trúc trong quá trình thao tác, một mô hình VGT hai chiều số hóa có ba thành viên chiều dài biến đổi trong dàn giáo được xây dựng bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Kết quả số cho thấy rung cộng hưởng có thể xảy ra cho quỹ đạo cụ thể của VGT để di chuyển tải mục tiêu. Chúng tôi giả định rằng VGT thay đổi hình học của chúng theo cách tĩnh quasi. Chúng tôi tối ưu hóa quỹ đạo và ba thành viên chiều dài biến đổi của VGT để ngăn chặn cộng hưởng bằng cách sử dụng lập trình bậc hai tuần tự. Kết quả là, việc thao tác được tối ưu hóa có hiệu quả giảm biên độ rung. Hơn nữa, ứng suất của các thành viên dàn giáo và tổng số bước chuyển động cho việc thao tác được đánh giá.
Từ khóa
#VGT #rung cộng hưởng #tần số tự nhiên #tối ưu hóa #mô hình số #phương pháp phần tử hữu hạnTài liệu tham khảo
Allaire G, Aubry S, Jouve F (2001) Eigenfrequency optimization in optimal design. Comput Methods Appl Mech Eng 190:3565–3579
Crawley EF (1994) Intelligent structures for aerospace: a technology overview and assessment. AIAA J 32(8):1689–1699
Fletcher R (1987) Practical methods of optimization. Wiley, Hoboken
Ghriblu H, Korayem MH (2006) Trajectory optimization of flexible mobile manipulators. Robotica 24:333–335
Gill PE, Murray W, Wright MH (1981) Practical optimization. Academic Press, London
Gill PE, Murray W, Wright MH (1991) Numerical linear algebra and optimization, vol 1. Addison Wesley, New York
Jensen JS, Pedersen NL (2006) On maximal eigenfrequency separation in two-material structures: the 1D and 2D scholar cases. J Sound Vib 289:967–986
Liu Z, Huang P, Yan J, Liu G (2009) Multi-objective genetic algorithms for trajectory optimization of space manipulator. In: Industrial electronics and applications, 2009. ICIEA 2009. 4th IEEE conference on, IEEE. (pp 2810–2815)
Ma ZD, Cheng HC, Kikuchi N (1994) Structural design for obtaining desired eigenfrequencies by using the topology and shape optimization method. Comput Syst Eng 5:77–89
Makihara K, Onoda J, Minesugi K (2006) New approach to semi-active vibration isolation to improve the pointing performance of observation satellites. Smart Mater Struct 15:342–350
Miura K, Furuya H, Suzuki K (1985) Variable geometry truss and its application to deployable truss and space crane arm. Acta Astronaut 12(7/8):599–607
Murotsu Y, Shao S (1991) The optimum adaptive geometries of intelligent truss structures for dynamic loading conditions (in Japanese). Trans JSME A 57(541):2140–2147
Olhoff N, Niu B, Cheng G (2012) Optimum design of band gap beam structures. Int J Solids Struct 49:3158–3169
Pedersen NL (2000) Maximization of eigenvalues using topology optimization. Struct Multidiscip Optim 20:2–11
Pedersen NL, Nielsen AK (2003) Optimization of practical trusses with constraints on eigenfrequencies, displacements, stresses, and buckling. Struct Multidiscip Optim 25:436–445
Pfeiffer F, Johanni R (1987) A concept for manipulator trajectory planning. IEEE J Robot Autom RA-3:115–123
Saramago SFP, Steffen V (1998) Optimization of the trajectory planning of robot manipulators taking into account the dynamics of the system. Mech Mach Theory 33:883–894
Senba A, Furuya H (2008) Implementation algorithms for self-identification of adaptive structures with variable geometric properties. Mech Syst Signal Process 22:1–14
Sigmund O, Jensen JS (2003) Systematic design of phononic band-gap materials and structures by topology optimization. Philos Trans R Soc Lond Ser A Math Phys Eng Sci 361:1001–1019
Utku S, Ramesh AV, Das SK, Wada BK, Chen GS (1991) Control of a slow-moving space crane as an adaptive structure. AIAA J 29(6):961–967
Yamazaki K, Sato I (1999) Optimum posture determination of variable geometry truss structures by optimality criteria method (in Japanese). Trans JSME C 65(640):4640–4646