基于壓電陶瓷的轎車頂棚振動主動控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車在日常生活中扮演著越來越重要的角色，人們對轎車乘坐的舒適性要求也越來越高。轎車的振動特性成為衡量轎車乘坐舒適性的一個重要標志，控制車輛行駛時的車身板件的振動受到業(yè)內(nèi)學者的關(guān)注。壓電材料作為一種新型的智能材料，以其良好的機電耦合特性，在結(jié)構(gòu)主動振動控制領(lǐng)域得到了廣泛應用。本文圍繞壓電智能結(jié)構(gòu)主動減振這一主題，從壓電片的篩選、轎車白車身的動力學建模、優(yōu)化方法的實現(xiàn)、控制策略的設(shè)計和實驗研究等方面對基于

2、壓電陶瓷的轎車頂棚振動主動控制技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究。本文的主要內(nèi)容有：
　　 1)通過分析研究國內(nèi)外不同壓電材料特性方面的資料，篩選出壓電陶瓷(PZT)作為傳感器和作動器。
　　 2)對壓電材料的電特性和力學特性作了簡單的介紹，在此基礎(chǔ)上，進一步介紹了綜合力學和電學性能的壓電方程，采用基于模態(tài)坐標提取精度準則的優(yōu)化設(shè)計方法(D優(yōu)化準則法)確定壓電片的粘貼位置。
　　 3)闡明了理論與試驗模態(tài)分析的基本過程，研究了

3、二者之間的相互關(guān)系以及各自的特點，并在回顧已有的模態(tài)參數(shù)識別理論的基礎(chǔ)上，討論了三種模態(tài)參數(shù)識別方法的特點。建立了白車身的有限元模型，對該模型進行了低階模態(tài)分析，同時對實際樣車進行了模態(tài)試驗，并在試驗的基礎(chǔ)上驗證了有限元模型的正確性。
　　 4)研究了小波變換的基本原理及MALLAT算法，并把小波分析理論和LMS(Least Mean Square，LMS)算法結(jié)合起來提出分解LMS算法(Decomposition LMS，D-

4、LMS)和分解重構(gòu)LMS算法(Decomposition and Reconstruction LMS，DR-LMS)兩種結(jié)構(gòu)形式的小波自適應算法，并對兩種算法進行了深入的理論研究。
　　 5)根據(jù)隨機自適應控制理論，建立小波自適應控制系統(tǒng)，并分別應用D-LMS算法和DR-LMS算法設(shè)計兩種小波自適應控制器，給出了兩個控制器參數(shù)矩陣的自適應調(diào)整方程，并利用Simulink平臺對這兩種控制器進行仿真研究。
　　 6)研究基

5、于Simulink/Dspace硬件平臺的數(shù)據(jù)采集及控制技術(shù)，設(shè)計了基于Simulink/Dspace硬件平臺的小波自適應控制系統(tǒng)的硬件和軟件，并將該技術(shù)應用到懸臂梁的振動主動控制系統(tǒng)中，獲得了良好的控制效果。
　　 7)把以上的研究應用到了基于智能結(jié)構(gòu)思想的轎車頂棚振動主動控制中，建立了集執(zhí)行器和傳感器為一體的具有智能結(jié)構(gòu)特點的被控對象，完成了轎車頂棚振動主動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。實驗結(jié)果顯示，基于壓電陶瓷的轎車頂棚振動主