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在智能结构振动主动控制系统中,压电元件可以分别作为传感器和作动器,其在结构中的布置方式对振动控制性能影响很大,是振动主动控制系统设计的重要问题。本文研究柔性板振动控制中压电元件的位置优化设计问题,针对压电传感器和驱动器的同位布置结构型式,将压电元件的有限元分析方法与D优化设计准则相结合,直接利用结构的模态振型确定压电元件在柔性板上的最优位置。 首先采用有限元方法对压电结构的机电耦合问题进行建模和分析,提取压电结构的待控模态振型;然后根据D优化设计准则,对压电片在柔性板结构上的最优布局原则进行简化。通过二阶中心差分运算将模态振型转化为模态应变,采用应变曲线拟合方法降低离散误差,进而将各阶待控模态应变进行叠加,获取系统整体特征应变分布情况;最后根据压电元件位置优化的简化目标函数,将压电片的最优位置确定为柔性板叠加模态应变的极值区域。在理论研究的基础上,本文还建立了柔性板结构的主动控制系统,采用优化方案布置压电传感和驱动元件,开展了振动主动控制的实验研究,验证了理论结果的正确性。 本文提出的方法是对已有方法的改进。改进后的方法将结构数值分析方法与压电元件的优化配置问题相结合,更加具有可操作性。