采用压电片作动器驱动的柔性板结构振动主动控制

发布时间：2017-06-11 23:08

  本文关键词：采用压电片作动器驱动的柔性板结构振动主动控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航空、航天设备中的柔性结构通常具有刚度低、跨度大以及柔度高等特点,易受到外部激励扰动产生不易衰减的大幅振动,智能结构以及结构响应主动控制技术的发展为振动控制问题提供了新的解决方案。本文设计了一种前馈-反馈混合控制方法,利用压电陶瓷片对柔性板结构进行振动主动控制。首先分析了压电材料的机-电耦合关系,并采用4节点矩形薄板单元,基于Hamilton原理建立了柔性板和压电片耦合结构的动力学有限元模型;之后根据能量准则采用粒子群算法对压电作动器、传感器的位置进行优化,并对柔性板前几阶模态固有振型进行了应变分析,讨论了压电片优化结果对柔性板振动控制和观测的意义;之后结合线性二次高斯(LQG)反馈控制与自适应前馈控制建立了前馈-反馈混合控制系统;最后利用Simulink软件对降阶后的模型进行仿真,分别针对稳态和瞬态激励两种振动环境对比了前馈控制、反馈控制以及前馈-反馈混合控制方法的控制效果,分析了混合控制方法的优势以及前馈、反馈控制在混合控制中所起到的作用。
【关键词】：柔性板 位置优化 粒子群优化算法 结构响应主动控制 混合控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535;V214
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1. 压电材料研究现状13-14
• 1.2.2. 压电智能结构建模分析研究现状14-15
• 1.2.3. 压电元件配置方法研究现状15-16
• 1.2.4. 主动控制方法研究现状16-17
• 1.3 本文研究内容17-19
• 第二章 压电材料特性19-24
• 2.1 引言19-20
• 2.2 压电陶瓷的性质20-23
• 2.2.1 压电陶瓷的力学性质20
• 2.2.2 压电陶瓷的介电性20-21
• 2.2.3 压电陶瓷的压电效应21-22
• 2.2.4 压电陶瓷的压电方程22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 压电片与柔性板的耦合动力学建模24-37
• 3.1 引言24-25
• 3.2 智能柔性板结构单元分析25-32
• 3.2.1. 单元应变场25-27
• 3.2.2. 压电单元分析27-28
• 3.2.3. 机电耦合动力学方程28-32
• 3.3 整体结构动力学方程32
• 3.4 数值分析与验证32-35
• 3.5 控制系统状态空间模型35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 压电片在柔性板上的配置优化37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 压电片配置优化准则37-38
• 4.3 粒子群优化算法38-41
• 4.3.1. PSO算法原理38-40
• 4.3.2. PSO算法参数40-41
• 4.3.3. PSO算法步骤41
• 4.4 数值分析41-46
• 4.4.1. 柔性板模态应变分析41-46
• 4.4.2. 压电片配置优化计算46
• 4.5 压电元件布置对柔性板动特性的影响46-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第五章 智能柔性板混合控制系统设计49-56
• 5.1 引言49
• 5.2 混合控制系统设计49-54
• 5.2.1. 反馈控制方案设计49-53
• 5.2.2. 前馈控制方案设计53-54
• 5.3 前馈、反馈独立控制系统设计54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 仿真结果分析56-75
• 6.1 引言56
• 6.2 主动控制仿真56-68
• 6.2.1. 脉冲激励主动控制仿真56-60
• 6.2.2. 稳态激励主动控制仿真60-68
• 6.3 压电片优化效果仿真68-74
• 6.3.1. 脉冲激励主动控制仿真68-70
• 6.3.2. 稳态激励主动控制仿真70-74
• 6.4 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 全文总结75-76
• 7.2 研究展望76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文81

【参考文献】

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本文编号：442689