壓電柔性梁的振動主動控制研究.pdf

1、隨著航天航空技術的飛速發(fā)展，大型化、低剛度化和柔性化是各類航天結(jié)構(gòu)的一個重要發(fā)展趨勢，柔性構(gòu)件越來越受到青睞，柔性構(gòu)件的彈性變形以及它的振動問題一直是研究的重點問題。本文以柔性梁為研究對象，利用壓電陶瓷的逆壓電效應對柔性梁的振動主動控制進行系統(tǒng)的理論和實驗研究。 第一章，概述論文研究背景與意義，從柔性構(gòu)件的理論建模、振動控制分類、振動主動控制規(guī)律、智能材料及智能材料在致動器和傳感器中的應用等方面對柔性構(gòu)件振動主動控制的研究現(xiàn)狀

2、進行綜述。最后闡述本文主要研究內(nèi)容。 第二章，對柔性梁的振動進行動力學分析，建立了柔性梁彎曲振動的動力學微分方程。對壓電材料的壓電方程及壓電應用進行闡述，利用壓電方程推導出壓電致動器的彎矩方程。結(jié)合電阻應變傳感器原理及材料力學，推導出電阻應變傳感器輸出方程。最后，綜合壓電致動器彎矩方程、傳感器輸出方程以及柔性梁動力學微分方程，得到了壓電柔性梁的狀態(tài)空間表達式。 第三章，對壓電柔性梁振動控制中的重要問題——致動器/傳感

3、器的優(yōu)化配置進行了研究。結(jié)合第二章所得到的壓電柔性梁的狀態(tài)空間表達式，對致動器和傳感器分別選用最小能量輸入及最大傳感器信號能量作為它們各自的配置優(yōu)化準則，引入遺傳算法作為優(yōu)化計算方法，運用遺傳算法對致動器/傳感器的位置進行了優(yōu)化配置。最后，進行數(shù)值優(yōu)化仿真，確定了致動器/傳感器的最優(yōu)配置，將致動器/傳感器配置于其他位置進行數(shù)值仿真，并對仿真結(jié)果進行比較研究。 第四章，對壓電柔性梁振動主動控制的控制規(guī)律進行研究。闡述線性二次型最

4、優(yōu)控制理論原理，并將其運用于壓電柔性梁，運用MATLAB在仿真環(huán)境下對振動控制進行仿真，仿真結(jié)果證明了線性二次型最優(yōu)控制對于系統(tǒng)的有效性，同時仿真結(jié)果還驗證了第三章關于致動器/傳感器位置優(yōu)化配置的正確性。 第五章，組建壓電柔性梁振動主動控制實驗平臺，對實驗系統(tǒng)的硬件、軟件分別闡述，對第四章所設計的控制規(guī)律進行實驗研究，通過實驗結(jié)果進一步驗證了致動器/傳感器位置優(yōu)化配置及線性二次型最優(yōu)控制理論應用的正確性。 第六章，對