Active buckling control of a beam-column with circular cross-section using piezo-elastic supports and integral LQR control
Active buckling control of a beam-column with circular cross-section using piezo-elastic supports and integral LQR control
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使用压电弹性支撑和积分 LQR 控制对圆形截面梁柱进行主动屈曲控制
DOI：
10.1088/0964-1726/25/6/065008
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发表时间：
2016
影响因子：
4.1
通讯作者：
Schäffner
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schäffner
细长梁柱在轴压荷载作用下的屈曲是轻质结构的关键设计约束。主动屈曲控制提供了通过主动横向力或弯矩稳定细长梁柱的可能性。本文通过实验研究了压弹性支承对圆形实心截面轴心受压梁柱进行主动屈曲控制的可能性。在压电弹性支承中，压电叠层作动器的侧向力转化为梁柱端部作用于任意方向的弯矩。建立了轴心受力梁-柱的数学模型，设计了稳定系统的积分线性二次型调节器。在实验测试装置上研究了镇定概念的有效性，并与不受控系统进行了比较。在轴向荷载作用下，主动屈曲控制可以使梁柱在任意侧向稳定到理论临界屈曲荷载。
Buckling of slender beam-columns subject to axial compressive loads represents a critical design constraint for light-weight structures. Active buckling control provides a possibility to stabilize slender beam-columns by active lateral forces or bending moments. In this paper, the potential of active buckling control of an axially loaded beam-column with circular solid cross-section by piezo-elastic supports is investigated experimentally. In the piezo-elastic supports, lateral forces of piezoelectric stack actuators are transformed into bending moments acting in arbitrary directions at the beam-column ends. A mathematical model of the axially loaded beam-column is derived to design an integral linear quadratic regulator (LQR) that stabilizes the system. The effectiveness of the stabilization concept is investigated in an experimental test setup and compared with the uncontrolled system. With the proposed active buckling control it is possible to stabilize the beam-column in arbitrary lateral direction for axial loads up to the theoretical critical buckling load of the system.
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