飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動(dòng)振動(dòng)控制研究.pdf

1、南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動(dòng)振動(dòng)控制研究姓名：季宏麗申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：飛行器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：裘進(jìn)浩夏品奇201203飛行器結(jié)構(gòu)壓電半主動(dòng)振動(dòng)控制研究(3)揭示了多模態(tài)控制時(shí)發(fā)生模態(tài)耦合的條件，提出了多模態(tài)半主動(dòng)控制中開關(guān)切換的閾值方法。①針對(duì)以模態(tài)位移作為開關(guān)控制參考信號(hào)的多模態(tài)同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)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(dǎo)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(dá)式

2、，并用數(shù)值仿真驗(yàn)證了理論結(jié)果；②針對(duì)以測(cè)量位移作為開關(guān)控制參考信號(hào)的多模態(tài)同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)控制系統(tǒng)，建立了多模態(tài)半主動(dòng)振動(dòng)控制中從機(jī)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(shè)定合適的位移增量閩值，跳過一些位移極值點(diǎn)，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(dòng)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)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(dòng)方法在多模態(tài)控制應(yīng)用中的一些關(guān)鍵理論問題，為同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)方法在復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。(4)提出了基于負(fù)電容的開關(guān)阻尼(sSDNc：SsDbaSedonNegativecapacitance)半主動(dòng)振動(dòng)控制新方法。①利用合成負(fù)電容代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)阻尼半主動(dòng)控制系統(tǒng)中的電感，實(shí)現(xiàn)了壓電元件上電壓的反轉(zhuǎn)。理論推導(dǎo)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(fù)電容的比值，通過選擇合適負(fù)電容的值，可以

4、提高切換電壓，從而改進(jìn)控制效果。通過懸臂梁的振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證ssDNc半主動(dòng)控制有效性。②建立了任意切換頻率下SsDINC半主動(dòng)控制的切換電壓、能量轉(zhuǎn)換以及振動(dòng)阻尼的公式，并利用數(shù)值仿真驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性。這部分研究提出的SSDNC半主動(dòng)控制新方法，克服了傳統(tǒng)開關(guān)阻尼半主動(dòng)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(diǎn)，明顯改善了控制效果，進(jìn)一步促進(jìn)了半主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)用化。(5)建立了飛行器薄壁結(jié)構(gòu)的開關(guān)阻尼半主動(dòng)

5、控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其在多模態(tài)控制中的有效性。將SSD方法應(yīng)用于飛機(jī)(國產(chǎn)ARJ20支線客機(jī))壁板多模態(tài)振動(dòng)控制中，驗(yàn)證各種控制方法的有效性。利用多普勒激光測(cè)振儀對(duì)壁板振動(dòng)特性進(jìn)行了測(cè)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(cè)模型。針對(duì)壁板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模態(tài)密集的特點(diǎn)，提出了利用狀態(tài)觀測(cè)對(duì)振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行分離，并同時(shí)結(jié)合SSD“SSDv／SSDNC三種半主動(dòng)控制方法，對(duì)壁板結(jié)構(gòu)的單模態(tài)以及多模態(tài)振動(dòng)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，取得了良好的