基于WSN的懸臂梁結(jié)構(gòu)無線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和初步驗(yàn)證.pdf

1、目前，懸臂梁結(jié)構(gòu)被廣泛使用于土木結(jié)構(gòu)中，但由于這些梁結(jié)構(gòu)在受到外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的工作性能和服役時(shí)間。因此，對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制頗為重要。振動(dòng)主動(dòng)控制精度高，自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中被廣泛應(yīng)用。壓電材料可以提供廉價(jià)可靠并且無損于結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和傳感方式，在土木工程中有很多采用壓電材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究。在傳統(tǒng)的傳感器實(shí)際應(yīng)用中，要通過導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)信息交互，使得系統(tǒng)成本增加，維護(hù)困難，設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜。

2、　　本文基于上述因素，設(shè)計(jì)了一種無線控制系統(tǒng)并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行初步驗(yàn)證，該系統(tǒng)采用嵌入式技術(shù)和無線傳感器技術(shù)，不僅能夠有效對(duì)懸臂梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行控制，而且體積小、功耗低、布線少、基本不會(huì)對(duì)土木結(jié)構(gòu)造成任何損傷。
　　本文工作內(nèi)容包括:首先，在研究壓電效應(yīng)的原理基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)獲得了壓電材料傳感和執(zhí)行的特性;其次，在熟悉結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上，完成了本系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì);再次，對(duì)本文研究對(duì)象懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模分析;然后，基于無線傳感器

3、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，搭建了懸臂梁無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括懸臂梁、PVDF傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D采集板卡、控制運(yùn)算單元、D/A輸出板卡、功率放大器、壓電雙晶片驅(qū)動(dòng)器，以嵌入PD（比例微分）控制算法的DSP作為核心控制運(yùn)算單元，PVDF采集結(jié)構(gòu)振動(dòng)的參數(shù)，經(jīng)單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換后通過無線方式傳給DSP，DSP通過控制算法計(jì)算輸出控制值，并用D/A輸出、功率放大器放大輸出信號(hào)來驅(qū)動(dòng)壓電雙晶片，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的，上述系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)間