压电智能悬臂板的主动振动控制研究

摘要

随着科技的发展，结构的振动控制早已成为丞待解决的课题。振动主动控制因其优越的性能而成为研究热点。本文的主要任务就是对贴有压电陶瓷的悬臂板进行主动振动控制技术研究，重点分析和研究了压电片的优化配置方法和控制律算法。 首先，以经典薄板理论中矩形板的运动方程为基本公式，结合已知的压电传感方程、压电致动方程，通过对该公式进行推导和变形，得到压电智能悬臂板的模态控制方程，建立了控制系统数学模型；其次，在W·Gawronski对传感器和作动器优化配置方法研究结果的基础上，利用压电智能悬臂板的模态控制方程，构造一个H2范数矩阵，从这个范数矩阵引出优化性能指标，从而得到了一种基于能控能观性准则的传感/作动器优化配置方法；最后，本文分析了一种PPF和PD相结合的控制方法。通过对控制器参数的优化选取，并采用不同的布置方案，用该控制方法对压电智能矩形悬臂板结构进行控制仿真，结果表明，该控制方法对结构振动的抑制效果比单独PPF控制方法的好，且采用本文的优化方案把压电传感/作动器布置在优化位置时，系统的能控能观性比其他位置时的好，从而验证了本文优化配置方法的正确性。

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第一章绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3国内外学者研究状况

1.4本文研究的主要内容

第二章主动振动控制技术

2.1引言

2.2主动控制技术

2.2.1鲁棒控制的简介

2.2.2 H∞控制的简介

2.2.3 PID控制的简介

2.3基于模态控制的主动控制技术

2.3.1模态空间问题

2.3.2模态控制法

2.3.3溢出问题的产生

2.3.4观测溢出和控制溢出

2.4本章小结

第三章压电传感器及作动器

3.1引言

3.2压电效应

3.3压电方程

3.3.1压电陶瓷的机械弹性

3.3.2压电陶瓷的电学性质

3.3.3压电方程

3.4压电传感／作动材料PZT

3.5本章小结

第四章控制系统模型的建立

4.1引言

4.2悬臂板的模态方程

4.2.1系统的质量矩阵和刚度矩阵

4.2.2压电传感方程

4.2.3压电致动方程和板的模念方程

4.3压电智能悬臂板的模态控制方程

4.4本章小结

第五章压电传感器和作动器的优化配置

5.1引言

5.2位置优化指标

5.3算例与分析

5.4本章小结

第六章PPF+PD模态控制方法

6.1引言

6.2算法模型及原理

6.3算例与分析

6.4压电智能板的模态控制仿真分析

6.5本章小结

第七章论文总结与展望

7.1全文总结

7.2本文研究工作的展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果