基于子空間方法的壓電智能結構振動主動控制技術研究.pdf

1、壓電智能結構是將壓電材料埋入到結構材料中,使結構具有承載、傳感和驅動功能.壓電智能結構振動主動控制技術是智能材料結構研究的重要內容,在航空航天領域具有重要的應用前景.子空間辨識方法是近年來新出現的時域方法中很具有代表性的一種新算法,在一定程度上克服了傳統(tǒng)方法在智能結構系統(tǒng)建模中存在計算量大、運算速度慢和建模精度不高的缺陷;更重要的是它在未獲得系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型前,即可估計出直接用于控制器設計的Kalman濾波器狀態(tài).MATLAB中xPC

2、Target工具箱的開發(fā)擴展了MATLAB對硬件的操作功能,使得可以在單一MATLAB環(huán)境下進行實時數據采集和控制.本文以一表面粘貼有壓電傳感器和執(zhí)行器的復合材料薄殼結構為研究對象,運用子空間方法和基于MATLAB/xPCTarget硬件平臺構建的實驗系統(tǒng)對其進行了研究.主要研究內容如下:一、運用子空間辨識方法和基于MATLAB/xPCTarget硬件平臺構建的實時數據采集系統(tǒng)對表面粘貼有壓電傳感器和執(zhí)行器的復合材料薄殼結構進行了辨識實

3、驗研究,建立了結構狀態(tài)空間模型,并與傳統(tǒng)方法進行了比較.二、從子空間辨識方法角度出發(fā),推導了子空間預測器,并基于子空間預測器對線性二次型高斯最優(yōu)控制器重新進行了設計,編寫C語言程序實現了控制器.三、借助MATLAB/Simulink平臺,運用基于子空間方法建立的模型和設計的LQG控制器對控制系統(tǒng)進行了離線和在線數字仿真分析;將復合材料薄殼結構實物接入控制回路,基于MATLAB/xPCTarget硬件平臺構建的實驗系統(tǒng)對其進行了控制實驗研