含集中參數(shù)壓電智能梁振動(dòng)特性及其主動(dòng)控制.pdf

1、為了研究船舶與海洋結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)及其減振降噪問(wèn)題，將艦船上桅桿、螺旋槳尾軸及海洋風(fēng)力發(fā)電機(jī)等具有相似特性的典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成具有集中參數(shù)（集中質(zhì)量和集中剛度）的等直彈性梁這一力學(xué)模型。針對(duì)這一模型，首先研究了其自由振動(dòng)特性，為實(shí)際結(jié)構(gòu)的避振設(shè)計(jì)提供一些有益參考;其次，為了進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)受到外界激勵(lì)時(shí)振動(dòng)響應(yīng)的控制問(wèn)題，通過(guò)在梁的上、下表面粘貼壓電材料形成作動(dòng)器和傳感器，得到了含有集中質(zhì)量和集中剛度的壓電智能梁模型，進(jìn)而對(duì)其展開(kāi)振動(dòng)主動(dòng)控制研

2、究。
　　基于Laplace變換法，針對(duì)典型邊界條件，推導(dǎo)了含有任意集中質(zhì)量與集中剛度（彈性支撐）的彈性歐拉梁彎曲振動(dòng)的固有頻率方程及振型函數(shù)的解析表達(dá)式，重點(diǎn)結(jié)合含有集中質(zhì)量與集中剛度的懸臂梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)解析計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)地討論了集中質(zhì)量和集中剛度的大小以及它們?cè)诹荷系奈恢脤?duì)懸臂梁固有特性的影響。
　　將壓電作動(dòng)器的作用力轉(zhuǎn)化為一個(gè)集中力矩，推導(dǎo)了含有集中質(zhì)量與集中剛度的壓電智能梁的壓電控制方程和傳感方程的解析表達(dá)式;基

3、于經(jīng)典Bernoulli-Euler梁理論和Hamilton原理，考慮壓電材料的機(jī)電耦合效應(yīng)，推導(dǎo)了二結(jié)點(diǎn)壓電層合梁有限單元模型，得到了結(jié)構(gòu)的壓電控制方程和傳感方程的有限元形式。分別采用LQR、LQG和獨(dú)立模態(tài)空間控制算法設(shè)計(jì)控制器，對(duì)含有集中參數(shù)的壓電智能梁的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了主動(dòng)控制數(shù)值模擬;對(duì)比分析了LQR和LQG控制算法的適用性和有效性;探討了集中質(zhì)量和集中剛度的位置對(duì)懸臂梁整體振動(dòng)響應(yīng)量級(jí)的影響和對(duì)反饋控制效率的影響;為船體上相應(yīng)