压电结构振动主动控制及优化配置研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanshi2008
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压电材料以其工作频率宽、响应快、性能稳定和力电耦合效应强等优点被越来越多地应用到结构振动主动控制中。本文首先对压电传感/作动元件在结构振动主动控制中的优化配置问题进行综述。根据力电耦合关系,给出压电元件的传感和作动方程,并推导了压电传感器/作动器的优化配置问题的数学模型;对优化配置问题中基于控制系统性能和系统能量的优化配置准则的研究状况进行总结和评述;同时对优化配置计算中常用方法进行了概括和分析,文中分别对压电传感器/作动器的位置、数目、尺寸和控制增益的优化研究成果进行总结。  基于压电本构关系,采用有限元法,建立压电结构的动力学模型,采用二次型最优控制算法对压电悬臂梁的弯曲振动进行控制。探讨了截面非对称性对结构弯扭振动特性的影响,推导了能计算弯扭耦合振动特性的单元矩阵,并采用FORTRAN联合MATLAB语言编写有限元矩阵程序。采用压电板加膜单元建立平板和箱型结构的有限元模型并计算其弯扭振动特性,同时设计了压电扭转振动控制方案。以二次型性能指标函数最小为优化目标,采用自适应遗传算法(AGA)对压电作动器和传感器的位置进行优化。  最后,搭建压电环氧树脂梁振动主动控制实验系统,识别压电悬臂梁主要振动模态参数;采用线性二次型最优控制算法设计控制器,抑制压电悬臂梁的振动,实验结果验证了实验系统的有效性。
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