壓電加筋板結(jié)構(gòu)時(shí)滯振動(dòng)主動(dòng)控制研究.pdf

1、加筋板結(jié)構(gòu)既能提高結(jié)構(gòu)的可靠性、耐用性和經(jīng)濟(jì)性，又能減輕結(jié)構(gòu)重量，由其組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、船舶、汽車(chē)和建筑等眾多領(lǐng)域。因此設(shè)計(jì)有效控制方法對(duì)加筋板的振動(dòng)進(jìn)行控制，是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。加筋板上筋條的不對(duì)稱等因素會(huì)引起系統(tǒng)非線性增強(qiáng)，控制過(guò)程中要考慮非線性因素。另外，在控制過(guò)程中，控制動(dòng)作往往存在著不同程度的時(shí)間滯后，導(dǎo)致控制效果不佳，為了改善時(shí)滯系統(tǒng)的控制效果，需要對(duì)其控制進(jìn)行時(shí)滯補(bǔ)償。
　　本文以壓電智能加筋

2、板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用壓電陶瓷做傳感器和驅(qū)動(dòng)器，對(duì)加筋板進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)識(shí)別、振動(dòng)主動(dòng)控制及時(shí)滯補(bǔ)償?shù)睦碚摵蛯?shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下:
　　第二章闡述了壓電元件工作原理和壓電方程基本理論，并根據(jù)上述基本理論建立了加筋板機(jī)電耦合力學(xué)方程和狀態(tài)空間方程。使用ANSYS軟件對(duì)加筋板三維模型進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了其前二階模態(tài)頻率。運(yùn)用北京波普實(shí)驗(yàn)振動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)掃頻激勵(lì)法對(duì)加筋板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)加筋板進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別，為下

3、文MCS控制仿真和實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。
　　第三章簡(jiǎn)述了最小控制合成算法（MCS算法）的基本原理，并推導(dǎo)了算法的各個(gè)參數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)第二章中模態(tài)識(shí)別參數(shù)，運(yùn)用Matlab-Simulink軟件編寫(xiě)了相應(yīng)的MCS算法程序，進(jìn)行振動(dòng)控制仿真研究。
　　第四章首先對(duì)時(shí)滯進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并分析了時(shí)滯的產(chǎn)生原因和對(duì)系統(tǒng)的影響，然后簡(jiǎn)述smith預(yù)估器時(shí)滯補(bǔ)償?shù)幕驹?，并根?jù)其時(shí)滯補(bǔ)償?shù)脑順?gòu)建時(shí)滯補(bǔ)償因子添加到標(biāo)準(zhǔn)的MCS算法中，形成

4、新的具有時(shí)滯補(bǔ)償功能MCS算法，并對(duì)算法進(jìn)行穩(wěn)定性證明。最后，通過(guò)Matlab-Simulink軟件對(duì)新的算法進(jìn)行仿真，結(jié)果表明添加時(shí)滯補(bǔ)償?shù)腗CS算法對(duì)時(shí)滯振動(dòng)具有較好振動(dòng)控制效果。
　　第五章通過(guò)Smith預(yù)估器的弱魯棒性和時(shí)滯補(bǔ)償算法的缺陷的分析，提出用自適應(yīng)Smith預(yù)估器添加到MCS算法中，結(jié)合李雅普諾夫第二法設(shè)計(jì)自適應(yīng)因子，構(gòu)建時(shí)滯補(bǔ)償?shù)腗CS算法。利用Lissajou圖形法測(cè)量了控制系統(tǒng)的時(shí)滯，編寫(xiě)MCS算法的Lab