智能结构的自感知主动振动控制以及半主动振动控制的研究

摘要

压电材料有其良好的机电耦合特性,是一种新型的功能材料,尤其在振动控制等方面有突出显著的优势,因此用压电材料实现振动控制已成为一个研究热点。其中振动控制方法的选择对控制效果起着决定性的作用。本课题主要对悬臂铝板和悬臂复合梁分别用主动和半主动两种不同的控制方法进行振动控制,从而比较两种控制方法的优异性。 在本文第三章中,采用一种不需要外加传感器的自感知振动主动控制方法对铝板进行振动控制。在该控制系统中,用同一片压电片同时作为传感器和执行器,基于RC电桥将应变信号从执行器控制电压中分离出来,制成了压电式自感知执行器,实现了真正意义上的功能集成,减小了压电元件的数目。提出了多种验证桥路平衡的方法,有效地提取了自感信号。此外,本文中采用了基于Filter-X LMS算法的自适应滤波控制器,对悬臂铝板的振动进行了主动控制。在实验中,用电涡流位移传感器来验证此控制方法的效果,但是它的输出不用于反馈控制中。实验结果表明,采用自感知振动主动控制方法成功的控制了铝板的振动。 在本文第四章中,采用了一种基于非线性同步开关阻尼技术(SSD)的振动半主动控制方法对复合梁进行振动控制。在该控制系统中,仅用简单电子元器件,通过合适的开关控制技术,构成LC振荡回路,有效地对悬臂复合梁进行振动半主动控制。此方法不但克服了主动控制方法中需要复杂的信号处理系统和庞大的能量供给系统的缺点,而且避免了被动控制方法中电感和电阻参数对环境变化适应能力差等不足。此外,基于同步开关阻尼技术原理,本文采用了三种不同振动半主动控制方法,分别为SSDI/classical SSDV/enhanced SSDV技术,并详细推导了具体的阻尼公式,搭建了悬臂复合梁振动半主动实验平台,对理论分析结果进行了验证。