智能結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)，特別是航空、航天、機(jī)械、電子等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得這些領(lǐng)域的動(dòng)力機(jī)械、交通工具等都向著高速重載的方向發(fā)展，而隨之帶來(lái)的振動(dòng)問(wèn)題也顯得日益突出和重要。所以本文的研究目的是對(duì)結(jié)構(gòu)體的振動(dòng)控制進(jìn)行研究。本文在理論上和工程上有著重要的意義。本文以壓電梁和壓電板為對(duì)象，采用模態(tài)控制理論和最優(yōu)控制理論相結(jié)合的方法來(lái)研究智能結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制問(wèn)題。本文采用3自由度的梁?jiǎn)卧?2自由度的板單元基于壓電材料的本構(gòu)關(guān)系以及Hamilto

2、n變分原理，建立壓電智能梁和智能板的動(dòng)力學(xué)方程，并利用ANSYS軟件建立智能梁和智能板的簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行有限元分析，得到了智能梁和智能板的各階模態(tài)。并在此基礎(chǔ)上，采用基于線性二次型最優(yōu)控制(LQR)的耦合模態(tài)控制法進(jìn)行壓電智能梁的振動(dòng)控制，采用基于線性二次型最優(yōu)控制(LQR)的獨(dú)立模態(tài)控制法進(jìn)行壓電智能板的振動(dòng)控制。最后利用MATLAB軟件對(duì)智能結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制進(jìn)行仿真，主要內(nèi)容為： (1)利用MATLAB語(yǔ)言設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸

3、出反饋控制器，這里采用LQR控制；同時(shí)繪出了智能梁結(jié)構(gòu)使用控制系統(tǒng)前后對(duì)干擾的振動(dòng)控制效果圖、繪制了控制輸入和控制輸出圖、繪制了實(shí)際狀態(tài)向量和觀測(cè)器觀測(cè)的向量的比較圖并繪制了觀測(cè)器的誤差分析圖、繪制了不同的Q值情況下系統(tǒng)的相應(yīng)分析圖和不同R值情況下系統(tǒng)的響應(yīng)分析圖總結(jié)出Q和R值的選取經(jīng)驗(yàn)。 (2)利用SIMULINK工具箱對(duì)智能板結(jié)構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)LQR控制器；同時(shí)繪制出系統(tǒng)在不同的條件下的控制力曲線和模態(tài)響應(yīng)曲線同時(shí)也