压电膜在振动控制中的应用及有限元分析

介绍了压电现象的基本原理及其在柔性结构主动减振中的应用，回顾了以往有限元法用于柔性结构振动主动控制分析的主要研究工作，提出了今后需要解决的问题。     

柔性结构振动自适应模糊控制与实验研究

针对机敏柔性结构振动主动控制，提出了一种自适应模糊控制方案。在简单模糊控制器基础上引进了自适应环节，并经大量实验研究后总结了量化因子Ke、Kc与比例因子Ku的调整规则。最后对一机敏柔性梁进行了抑振实验，获得了良好的效果。     

柔性梁振动主动控制的压电控制技术研究

采用压电陶瓷片作为传感器和地器对柔性梁振动传感和控制。分析了振动感和能量消耗控制方法的原理,并根据实际情况对传感信号进行了必要的处理以保证控制的稳定性和有效性,从实验结果来看,达到了比较明显的减振效果,为今后深入研究太空机敏柔性结构的振动主动控制奠定了良好的基础。     

压电陶瓷驱动器在机器人柔性臂应用中的研究

研究了片状压电陶瓷驱动器在柔性手臂中的应用,推导了基本压电陶瓷驱动器的柔性臂静力学方程,建立了描述驱动器迟滞特性的Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型,提出了一种基于Ｐｒｅｉｓａｃｈ前钏环的ＰＩＤ掏方法对柔性夺动主动控制和轨迹控制俞中以有效地克服片状压电陶瓷驱动器的迟滞特性,消除柔性臂运动产生的振动,实现柔性臂的精度轨迹控制。     

柔性梁振动控制系统设计

采用压电自感知执行器作为传感器和执行器,对柔性悬臂梁的振动情况进行研究,建立柔性悬臂梁系统的动力学方程,通过模态分析压电结构对柔性悬臂梁振动主动控制的原则和方法。利用最优控制理论得到对振动进行计算得到的最优控制信号来抑制悬臂梁的振动,完成对振动进行控制的目的。     

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究：（一）压电主动构件设计

基于压电材料的压电作动效应，设计了一种可用于智能桁架结构振动控制的直线式压电主动构件，讨论了设计理论、参数选取及其对压电主动构件性能带来的影响。     

基于ARX模型的压电智能结构振动预测控制

采用预测控制法对压电智能结构的振动主动控制进行了实验研究，通过实验方法建立了系统的ARX模型，并在此基础上设计了预测控制器对结构进行振动主动控制。实验结果验证了该方法在压电智能结构振动主动控制中的可行性和有效性。     

时变质量梁系统的振动主动控制研究

为了保证机械臂运动的高精度、准定位,采用主动控制技术降低结构的干扰振动是一项迫切而紧急的任务。该文以含变质量构件的弹性梁系统为对象,开展变质量弹性结构的振动特性研究和振动主动控制研究。使用模态叠加法推导了粘贴有压电片的变质量-柔性梁组合结构的控制方程,通过仿真获得变质量弹性梁系统的振动特性和运动规律。然后设计反馈控制器对质量增大系统和质量减小系统进行了振动主动控制,并采用时频分析技术分析了控制效果。仿真结果表明,变化的质量在引起系统振动频率改变的同时,还引起了一个附加的阻尼。在变质量时变系统的共振频率区间,通过反馈控制可有效抑制结构的振动。     

压电智能层合结构噪声主动控制的实验研究

根据噪声主动控制原理，建立了压电智能层合结构噪声主动控制模型，在隔声箱内部激励分别单频、多频情况下，进行了噪声控制实验研究。研究表明，在50～450Hz的频段内取得了良好的降噪效果，其中在80Hz的最大降噪达到26．4dB，且控制系统具有很好的稳定性。     

压电机敏混凝土原理

将压电元件埋入混凝土构件中，形成敏感网络，可以无源、主动、不间断在线监测混凝土工程结构的动态特性。为了同时实现对结构静特性的监测，用相同的压电元在电激励下产生声振动，声波在结构中传播，结构的静、动态特性都将调制声传播，其他的压电元将声信号转换成电信信号输出。压电机敏混凝土技术，充分利用了压电特性。可以实现结构的在线、不间断、主动及无源监测，解决了土木工程结构监测中空间大范围分布、时效性、能耗的要求。     

压电驱动三支链六自由度微动机器人机构设计

为简化6支链并联微动机器人结构、减小其装配误差,提出了压电陶瓷驱动的3支链6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和3条两端带有柔性球铰链和单轴直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度。在分析逆解的基础上,根据工作空间要求设计了整体尺寸。根据柔性铰链选取原则,对直角平板和支杆处柔性铰链进行尺寸选择,采用有限元分析对整体刚度进行分析和安全校验。样机测试结果表明了设计的可行性。     

结构振动控制中压电阻尼技术研究：（二）压电主动阻尼技术

对压电主动阻尼技术进行了理论和实验研究，结果表明，采用压电陶瓷元件（ＰＺＴ－５１）作为控制系统中的传感器与致动器，通过主动阻尼控制键，能有效抑制结构的振动响应．     

采用压电片阵列传感进行损伤监测的研究

运用智能材料和智能结构的基本思想,采用压电片阵列对结构的损伤进行监测,通过传感器所得到的结构和动态应变信息来反映结构的损伤程度和损伤位置,从实验结果来看,监测效果比较理想,为今后进一步研究太空柔性结构的健康监测奠定了良好的基础。     

两自由度柔性臂压电陶瓷抑振方案优化设计

振动控制是柔性臂控制的主要任务。两自由度柔性臂系统是非性线系统，并且存在强运动耦合，模型复杂。因此有效的抑振方案对柔性臂控制至关重要。该文以两自由度柔性臂残余振动分析为依据，对压电陶瓷作动器与振动传感器的布置位置进行了优化设计，提出了压电陶瓷作动器与振动传感器相结合的抑振方案。实验证明这种抑振方案是有效的。     

PVDF压电薄膜振动传感器及其信号处理系统

建立了测量振动的ＰＶＤＦ压电薄膜敏感元件的等效模型与传感方程，介绍了测量信号处理系统的结构、功能和用于机敏柔性梁上的实验结果，并给出了与加速度传感器测量结果的比较。     

压电复合材料薄壳结构振动主动控制

对表面粘贴压电元件的复合材料薄壳结构的应变驱动原理、振动控制方程进行了分析。建立了自适应控制系统，对粘贴了压电材料的玻纤／环氧圆柱壳的振动进行了主动控制实验。结果表明，压电自适应壳结构能对薄壳的振动进行有效抑制，同时使壳体噪声辐射得到显著衰减。     

S型薄壁管结构振动噪声主动控制的研究

针对管状结构在航空航天某些应用场合中振动、噪声过大的实际情况，进行了振动、噪声控制实验研究。以某S型薄壁管结构模型为研究对象，利用压电智能结构，结合振动主动控制技术和FX—LMS自适应滤波算法，成功实现了振动噪声主动控制。实验结果表明，所采用的方法对此S型薄壁管结构的振动、噪声抑制的有效性。     

基于极点配置的柔性智能结构主动振动控制

对采用压电元件作为传感器和驱动器，基于极点配置法的柔性智能结构主动振动控制进行了实验研究，介绍了控制系统构成，实验结果验证了文章所述方法的有效性。     

智能桁架结构振动控制中压电主动构件的研究：（二）压电主动构件的实验

通过实验研究了压电主动构件的工作性能：输出位移、输出力特性及其相关问题。针对压电主动构件的力学输出量与其驱动电压的非线性关系，提出了一种在驱动电路中串联电容的方法，来改善这个非线性特性和减小相位滞后问题。     

采用压电陶瓷的飞机座舱辐射噪声主动控制

飞机在飞行过程中受到的各种扰动(如交变气动力的作用)，会诱发座舱结构的振动，从而向座舱内辐射噪声。针对这一情况，本文研究了通过使用压电智能材料控制座舱某些结构振动从而抑制其辐射噪声的主动结构声控制方法。制作了座舱模型，根据模型试验，确定了功能元件的布置位置，利用计算机和高速数据采集卡组成的控制系统进行了控制试验，试验结果表明，该系统对座舱结构的振动和辐射噪声都有明显控制效果。