基于改進滑模變結(jié)構(gòu)的加筋板振動主動控制研究.pdf

1、加筋板結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的機械性能和物理特性，以及很好的經(jīng)濟性，被廣泛應用于航空、機械加工和船舶等眾多工業(yè)制造與加工領域。然而加筋板結(jié)構(gòu)在受到外界的擾動或者激勵時，自身會產(chǎn)生受迫振動，將影響加筋板以及整體結(jié)構(gòu)的正常運行，在受迫振動較小的時候會影響結(jié)構(gòu)的使用壽命;當受迫振動劇烈時候甚至會導致安全問題。所以，對加筋板相關機構(gòu)的振動情況研究以及振動控制分析至關重要。對于加筋板的振動分析已經(jīng)獲得了豐碩成果，然而滑模變結(jié)構(gòu)控制中存在的“抖振”和振動衰減

2、時間過長，以及壓電片同位配置的局部應變效應導致振動控制效果不佳的問題需要解決。
　　本文以加筋板作為研究和分析的對象，利用壓電陶瓷片的壓電效應將其作為傳感器和作動器，進一步的對粘有壓電陶瓷片的加筋板振動控制系統(tǒng)進行動力學建模、相關振動模態(tài)參數(shù)識別、分析基于冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法、改進冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法和提出基于局部應變補償方案的改進冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)算法，對加筋板振動控制系統(tǒng)的振動主動控制理論和實驗的研究。主要論

3、文內(nèi)容如下;
　　第二章闡述了并分析壓電元件的正反壓電效應和工作原理，最終根據(jù)機械振動基本理論建立了加筋板振動控制系統(tǒng)的機電耦合振動模型及其狀態(tài)空間方程，以便下文對基于冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)振動主動控制仿真和實驗做準備。
　　第三章分析并推導了基于冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的基本原理，結(jié)合加筋板振動控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，進一步推導控制算法的控制律表達式以及相關參數(shù)的計算式。然后通過ANSYS-Workbench模塊的模態(tài)分

4、析功能對加筋板振動控制系統(tǒng)進行初步確定相關模態(tài)參數(shù);再由正弦掃頻試驗方法確定加筋板振動控制系統(tǒng)的實際模態(tài)參數(shù);最后運用MATLAB-Simulink仿真系統(tǒng)，進行基于冪次趨近滑模變結(jié)構(gòu)控制算法對加筋板振動控制系統(tǒng)的振動主動控制的仿真與分析，確定最優(yōu)的控制參數(shù)。參照仿真的相關數(shù)據(jù)，基于NI公司的CompactRIO實時控制器，搭建加筋板振動控制系統(tǒng)的振動主動控制實驗平臺;結(jié)合LabVIEW虛擬儀器對CompactRIO實時控制器進行編程，

5、以實現(xiàn)基于冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法對加筋板振動控制系統(tǒng)的振動主動控制;最終通過實驗結(jié)果來驗證控制算法的可行性，并分析在振動主動控制實驗過程存在的相關問題。
　　第四章通過基于冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法對加筋板的振動控制實驗分析，存在“抖振”和振動衰減時間過長問題，分析算法的不足之處，并最終基于以上的問題提出改進冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法，主要是構(gòu)建了改進冪次系數(shù)a;然后運用MATLAB-Simulink控制與仿真系統(tǒng)編寫基

6、于改進冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)算法對加筋板振動主動控制實驗的仿真程序，進行振動主動控制的仿真分析。最后參考仿真的相關參數(shù)，結(jié)合CompacrRIO實時控制器實現(xiàn)基于改進冪次趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制算法對加筋板進行振動主動控制實驗，分析實驗結(jié)果，驗證該算法的可行性。
　　第五章通過實際實驗分析得知，由于局部效應的存在，導致控制實驗過程中的振動信號不是單純的彎曲應變，區(qū)別于加筋板機電耦合振動系統(tǒng)模型的厚度方向的應變;針對此問題提出基于局部應變