基于压电陶瓷的矩形板振动主动控制策略的研究

发布时间：2017-12-25 08:00

  本文关键词：基于压电陶瓷的矩形板振动主动控制策略的研究　出处：《安徽工程大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：矩形薄板结构因其固有的特性而被广泛应用于许多工程领域。但是薄板结构在应用中易发生振动,并且其振动形式为二维平面振动,对薄板的振动抑制可有效的使结构在工程应用中更稳定。对薄板的振动抑振可采用被动、主动以及半主动控制策略。基于PZT材料的主动控制策略相比于其他两种控制策略更简单可行。通过对矩形板振动的开环和闭环比较来研究控制策略的可行性。本文基于Kirchhoff理论,以四边简支边界条件推导其振动微分方程。在振动方程中增加惯性力并且只考虑因变量为时间t的函数,然后通过达朗贝尔法则推导出模态函数。通过建立带PZT传感器与PZT驱动器的薄板模型,然后推导了矩形板振动势能方程和动能方程。以此薄板模型来研究PZT材料对矩形薄板振动的控制效果。基于矩形板的模态分析设计了 2种振动控制器,在COMSOL中对矩形板的前三阶振型进行了数值仿真分析,并在COMSOL中仿真得出指定位置处位移变化和总能量变化。矩形板在前两阶谐振频率下振动抑制效果比较明显,在一阶谐振下振动抑制效果最好,两种方案抑制率分别为45.08%和45.385%。最后,根据抑振器设计方案搭建了四边自由的矩形板振动抑制实验平台,并设计了两个实验方案,分别为自由振动与强迫振动实验。通过实验数据的分析可知,矩形板两种抑制方案对于自由振动和强迫振动都具有一定的抑制效果,自由振动下的矩形板进入稳定状态的时间缩短了 30.34%和28.65%,强迫振动下的矩形板振动达到了 56%和65%的抑制。本课题的研究对矩形薄板在固定频率下的振动控制提出了一种解决方案。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ174.75;TB53

【参考文献】

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本文编号：1331980