飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動振動控制研究.pdf

1、南京航空航天大學博士學位論文飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動振動控制研究姓名：季宏麗申請學位級別：博士專業(yè)：飛行器設計指導教師：裘進浩夏品奇201203飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動振動控制研究(3)揭示了多模態(tài)控制時發(fā)生模態(tài)耦合的條件，提出了多模態(tài)半主動控制中開關(guān)切換的閾值方法。①針對以模態(tài)位移作為開關(guān)控制參考信號的多模態(tài)同步開關(guān)阻尼半主動控制系統(tǒng)，分析了其在任意切換頻率下的能量轉(zhuǎn)換模態(tài)耦合特性，推導了模態(tài)耦合條件下壓電元件上開關(guān)切換電壓和轉(zhuǎn)換能量的表達式

2、，并用數(shù)值仿真驗證了理論結(jié)果；②針對以測量位移作為開關(guān)控制參考信號的多模態(tài)同步開關(guān)阻尼半主動控制系統(tǒng)，建立了多模態(tài)半主動振動控制中從機械能向電能轉(zhuǎn)換的能量與位移增量之問的關(guān)系，并從理論上證明了通過設定合適的位移增量閩值，跳過一些位移極值點，提高兩次切換之間位移增量的平均值，可以提高能量轉(zhuǎn)換的原理；③提出了基于位移閾值和基于能量閾值的兩種開關(guān)切換控制新方法，并通過懸臂梁的振動控制實驗驗證了對提高多模態(tài)控制效果的有效性。通過這部分的研究，解

3、決了同步開關(guān)阻尼半主動方法在多模態(tài)控制應用中的一些關(guān)鍵理論問題，為同步開關(guān)阻尼半主動方法在復雜結(jié)構(gòu)振動控制中的應用奠定了基礎。(4)提出了基于負電容的開關(guān)阻尼(sSDNc：SsDbaSedonNegativecapacitance)半主動振動控制新方法。①利用合成負電容代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)阻尼半主動控制系統(tǒng)中的電感，實現(xiàn)了壓電元件上電壓的反轉(zhuǎn)。理論推導結(jié)果表明：切換電壓的幅值取決于壓電元件的固有電容和負電容的比值，通過選擇合適負電容的值，可以

4、提高切換電壓，從而改進控制效果。通過懸臂梁的振動控制實驗，驗證ssDNc半主動控制有效性。②建立了任意切換頻率下SsDINC半主動控制的切換電壓、能量轉(zhuǎn)換以及振動阻尼的公式，并利用數(shù)值仿真驗證了理論推導的正確性。這部分研究提出的SSDNC半主動控制新方法，克服了傳統(tǒng)開關(guān)阻尼半主動控制系統(tǒng)中電壓反轉(zhuǎn)效率和控制效果受電路品質(zhì)因子影響的缺點，明顯改善了控制效果，進一步促進了半主動振動控制系統(tǒng)的實用化。(5)建立了飛行器薄壁結(jié)構(gòu)的開關(guān)阻尼半主動

5、控制實驗平臺，通過實驗驗證了其在多模態(tài)控制中的有效性。將SSD方法應用于飛機(國產(chǎn)ARJ20支線客機)壁板多模態(tài)振動控制中，驗證各種控制方法的有效性。利用多普勒激光測振儀對壁板振動特性進行了測試，合理布置了壓電元件。建立了壁板結(jié)構(gòu)的狀態(tài)觀測模型。針對壁板結(jié)構(gòu)復雜，模態(tài)密集的特點，提出了利用狀態(tài)觀測對振動模態(tài)進行分離，并同時結(jié)合SSD“SSDv／SSDNC三種半主動控制方法，對壁板結(jié)構(gòu)的單模態(tài)以及多模態(tài)振動控制進行了實驗驗證，取得了良好的