壓電智能柔板振動響應(yīng)自適應(yīng)控制研究及振形可視化技術(shù).pdf

1、智能結(jié)構(gòu)代表著21世紀材料與結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個新方向，特別在振動主動控制中具有非常誘人的前景，目前已成為振動工程界的研究熱點。主動減振智能結(jié)構(gòu)是智能材料結(jié)構(gòu)研究的重要內(nèi)容之一，它利用埋入結(jié)構(gòu)中的傳感器監(jiān)測結(jié)構(gòu)的振動水平，根據(jù)一定的控制規(guī)律去實時控制埋入結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動器以改變結(jié)構(gòu)的振動狀態(tài)，達到自適應(yīng)抑制結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的目的。從而提高了結(jié)構(gòu)的性能和安全性，延長了其使用壽命。這一研究不僅在航空航天領(lǐng)域，而且在國防和民用的其它眾多領(lǐng)域也有著極其重要的

2、意義和廣闊的應(yīng)用前景。 壓電元件具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、響應(yīng)頻帶寬的優(yōu)點，在智能結(jié)構(gòu)中既可用作傳感器也可用作驅(qū)動器，從而實現(xiàn)了傳感元件與驅(qū)動元件的統(tǒng)一。本文以航天柔性結(jié)構(gòu)如太陽能帆板為理想應(yīng)用目標(biāo)，基于壓電元件構(gòu)建主動減振智能結(jié)構(gòu)對象和綜合測控系統(tǒng)，將控制理論與技術(shù)、自適應(yīng)信號處理方法、計算機測控技術(shù)、結(jié)構(gòu)振動理論和壓電材料學(xué)結(jié)合起來，對基于自適應(yīng)控制策略的智能結(jié)構(gòu)振動主動控制技術(shù)進行了理論方法、實現(xiàn)技術(shù)和實驗驗證研究。全文可

3、以概括為機敏材料特性與分析、基于結(jié)構(gòu)振動主動控制的自適應(yīng)濾波控制策略、實驗平臺構(gòu)建與實現(xiàn)技術(shù)開發(fā)、實驗分析與驗證，以及振形感知與重建可視化五個部分，所做的主要工作和貢獻如下： (1)模擬航天器太陽能帆板結(jié)構(gòu)，以一個柔性懸臂板結(jié)構(gòu)作為受控對象，結(jié)合自適應(yīng)控制系統(tǒng)開發(fā)，形成了一套智能結(jié)構(gòu)自適應(yīng)抑振實驗系統(tǒng)；(2)分析了壓電元件的基本原理和性能；(3)運用有限元模態(tài)分析方法對受控系統(tǒng)進行振動特性分析，以此作為智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳感/驅(qū)動網(wǎng)

4、絡(luò)配置指導(dǎo)準則；(4)推導(dǎo)并探討了結(jié)構(gòu)振動主動控制的基本原理與策略；(5)深入研究了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動主動控制的自適應(yīng)濾波控制理論及其自適應(yīng)算法。明確提出了這一方法的技術(shù)優(yōu)勢在于其控制修正速率高、對非平穩(wěn)響應(yīng)適應(yīng)能力強并能夠較快地跟蹤結(jié)構(gòu)參數(shù)及外擾響應(yīng)的變化。(6)研究了受控結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)建模方法，引入了采用最小均方算法的模型通道在軌辨識策略。(7)開發(fā)了基于DSP測控核心和Visual C++軟件平臺的壓電智能結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)。(8