智能结构代表着21世纪材料结构发展的前瞻方向和全新趋势，其内涵是基于材料/结构的机敏特性和信息处理单元的紧密融合或集成，不仅使结构可以感知环境和自身特性，而且通过感知控制策略使结构木身具有自诊断、自适应、自学习、自修复、自响应等能力，从而实现结构系统的智能/智慧化。由于智能结构概念的新颖性和内涵的丰富性，特别在航空航天等高技术领域具有非常诱人的应用前景，目前已成为交叉融合材料结构、信息科学、控制工程与计算机技术等诸多学科的研究热点。 智能表层结构及其振动主动监控是智能结构研究的重要内容之一，就融入结构基体的多路复用植入式传感网络及其信息处理技术而言，其承担着感知外界环境的变化和结构中各种信息的重要作用，尤其对于结构振动响应和振动形态的敏锐感知与实时监测，为获知结构的变化特征和健康状况提供了安全保障，并在此基础上根据一定的控制规律去实时控制结构驱动单元以改变结构的振动状态，可以达到自适应抑制结构振动响应的目的。这一研究不仅在航空航天领域，而且在国防和民用其它众多领域也有着极其重要的意义和广阔的应用前景。 本文以模拟大型航天柔性结构如太阳能帆板和空间机械臂为试验模型对象，针对太空柔性结构振动状态监测与主动控制技术需求，着重进行光纤光栅机敏柔性结构振动形态感知与重构研究。技术方法上基于分布植入式FBG离散传感网络及其空分复用和波分复用特性，实现试验模型结构分布多点曲率信息检测，同时基于曲率信息结构形态三维曲面拟合重构算法研究，以及基于OpenGL技术的三维动态可视化开发，实现结构静态形变与低模态振动形态重构与现场可视化显示；综合阐述试验方案与过程，包括技术方案分析、试验对象设计、试验平台构建、试验过程描述与试验结果分析等；试验分析与验证表明，光纤光栅柔性结构低模态振动形态感知与现场可视化是切实可行的，试验过程不仅效果生动逼真，而且比较精确地反映了结构振动形态；研究结果为航天柔性结构振动形态实时监测提供了先进新颖的技术探索思路。全文可以概括为振动形态感知与拟合算法、形态重构与现场可视化、试验平台构建与技术开发，以及试验分析与验证四个部分，所做的主要工作和贡献如下： (1)针对基于智能材料结构概念的信息感知与行为驱动机敏材料，着重分析了FBG光纤光栅传感器件与SMA行为驱动材料的基本原理和性能特点；根据试验模型对象与测控系统要求，合理选择了试验机敏材料与特性测试；在柔性帆板模型结构有限元分析与模态试验的基础上，开展信息感知与行为驱动机敏材料的优化布置与植入封装研究。 (2)分析了FBG传感网络检测的结构离散应变信息与离散曲率信息的转化关系，深入研究基于离散曲率信息的智能柔板振动形态空间曲面重建理论与方法，提出基于曲率信息的平面曲线拟合与曲面重构算法，充实了逆向工程中已知离散点位置信息实现重建曲面理论；对5种平面曲线拟合算法进行了详细的推导并进行了试验仿真，根据算法拟合效果和运算速度进行最终采用算法的选择，在此基础上完成由曲线拟合到曲面重构的过程分析，从而为实际技术实现提供了理论和方法依据。 (3)基于分布植入光纤光栅传感网络的智能柔性帆板结构试验对象，结合OpenGL计算机图形处理方法和特效实现技术，实现基于大量复杂数据的柔板振动形态现场直观显示，构建了光纤光栅智能柔性结构振动形态重构与现场可视化试验平台；研究基于智能柔板振动形态感知环境下的结构振动响应主动控制策略，设计实现振动响应主动抑制的控制方案与单元。 (4)在柔性帆板结构重构可视化实现的基础上，研究了空间机械臂柔性结构振动形态的三维拟合与重构算法，实现对平面曲线拟合方法及其重构算法的拓展，详细分析并推导了基于正交分布植入光纤光栅传感网络，并面向柔杆机敏结构的三维空间曲线拟合与重构算法；基于VC 6.0开发环境，并结合OpenGL计算机图形处理方法，实现空间多关节机械臂振动形态三维重构与可视化仿真。 (5)分析智能柔板结构试验模型对象的设计构建方案，整体试验平台的架构实现过程，以及相关试验仪器的选择与配置等；完成综合试验平台与环境的设计与开发进程。 (6)在理论方法研究、关键技术分析和系统开发构建的基础上，进行试验分析与验证工作；试验结果表明，基于光纤光栅传感网络实现感知和重构的智能柔性帆板曲面三维动态可视化显示，画面清晰、效果逼真，比较精确地反映了帆板结构低频大幅振动形态，完全达到了预期的研究目标与实现效果。