基于能量最小准则确定驱动器位置及仿真

在研究智能结构振动主动控制驱动器的位置优化问题中,首先推导了压电传感方程和压电致动方程,然后根据控制信号能量的表达式,以控制能量最小为目标函数,压电驱动器的位置坐标为变量,对压电驱动器的位置进行优化。最后结合智能简支梁实例应用matlab软件计算出其粘贴压电驱动器的最优位置,并通过编写APDL(ansys parameter design language)程序对粘贴有压电材料的智能简支梁结构进行瞬态动力学分析,实现对智能梁的振动控制仿真。仿真结果表明,此种方法能有效地抑制智能梁的振动。     

压电悬臂梁振动的模态控制

结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传感器和模态致动器.采用模态速度负反馈进行反馈控制,以此计算出各个作为致动器的压电片的控制电压,以抑制悬臂梁的振动.通过算例进行数值仿真,结果表明,以此方法布置压电片和输入控制电压,能迅速抑制悬臂梁的振动,可单独或同时控制几阶模态振动.     

利用压电陶瓷作动器对柔性悬臂梁正位反馈控制试验

目的 验证压电陶瓷智能传感器和驱动器以及正位反馈控制对柔性结构主动控制的有效性.方法 将压电陶瓷片分别作为传感器和作动器使用,并粘贴于铝制悬臂梁的表面,对其振动反应实施实时控制.试验过程分为2个阶段,第1阶段5 s为启振阶段,通过激励压电陶瓷作动器使结构产生振动;第2阶段为控制阶段.利用压电陶瓷传感器得到的反馈信号,通过正位反馈算法计算出控制信号.驱动压电陶瓷作动器对结构的振动响应进行实时控制.结果 试验得到了模态振动控制与瞬时脉冲振动控制的振动响应曲线,并分别对有控与无控情况进行对比.结论 试验结果证明利用压电陶瓷以及正位反馈控制算法能够有效抑制外界激励下的一阶、二阶模态振动和瞬时脉冲扰动引起的结构振动.     

网状天线反射面形状精度控制智能结构作动器的位置优化

就网状天线反射面振动控制智能结构的作动器位置优化进行了讨论;把模态分析和能量作用原理相结合,提出了一个网状天线反射面振动控制智能结构的作动器位置优化的新方法;求每个候选单元的位置评价准则T_C(所有模态的模态可控度之和),T_C大的候选单元就是作动器的最佳位置. 并用算例验证了该方法的正确性.     

压电智能车身结构振动主动控制技术

运用国内外振动主动控制方面的研究成果,结合汽车自身的特点,对压电智能车身结构振动主动控制技术进行了研究和探索。以车身结构减振、降噪为研究目的,采用压电主动控制方法,对车身振动控制进行分析。阐述了压电主动控制的原理,在对轿车顶棚进行模态分析的基础上,提出了压电传感器和致动器的配置方案,选择有效的控制算法,并搭建了振动主动控制系统。通过轿车车身实验验证了这种主动控制方法的有效性。实验结果表明:利用该技术对轿车车身振动进行控制是可行的,控制效果良好。     

基于粒子群的压电结构多目标同步优化控制

为了分析压电智能结构振动主动控制中结构与控制的耦合特性,克服现用优化算法的复杂性,以压电智能梁结构为研究对象,运用粒子群优化方法对传感器与作动器分布和反馈控制增益进行同步优化.选用储存能量和控制能量最小以及振动衰减最快的多重性能指标作为优化目标函数,找出了针对特定振动模态下的最佳贴片位置与控制增益,分析了压电片长度和数量对控制效果的影响.运算结果表明,与传统遗传算法相比,粒子群具有编程简单、计算量小、收敛速度快等优点.仿真结果显示,基于粒子群同步优化后的结构振动控制效果明显,验证了该方法的可行性.     

利用压电自敏感致动器实现挠性结构振动的主动控制

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例,论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制系统一体化研究的方法。文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感致动器的应变测量和应变速度测量电路,推导了测量公式。以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象,采用自适应滤波技术来实现振动主动控制。控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统实现。实验结果表明此种控制方法是有效的。     

利用压电自敏感致动器实现挠性结构振动的主动控制

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例,论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制系统一体化研究的方法。文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感致动器的应变测量和应变速度测量电路,推导了测量公式。以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象,采用自适应滤波技术来实现振动主动控制。控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统实现。实验结果表明此种控制方法是有效的。     

机枪振动主动控制技术研究

目的　利用压电传感器和作动器主动控制技术解决机枪射击时的振动问题． 方法　采用智能结构的原理和方法, 对压电元件用于机枪结构振动控制的有关问题进行了研究． 结果　建立了机枪身管压电结构机电耦合动力学模型, 导出了控制方程, 给出了振动控制仿真结果． 结论　智能结构主动控制技术可以有效地抑制机枪射击时的振动响应, 提高射击密集度     

机枪振动主动控制技术研究

利用压电传感器和作动器主动控制技术解决机枪射击时的振动的问题。方法采用智能结构的原理和方法,对压电元件用于机枪结构振动控制的有关问题进行了研究。结果建立了机枪身管压电结构机电耦合动力学,导出了控制方程,给出了振动仿真结果。     

Design of and experiment on a bending hybrid ultrasonic motor with single driving foot

For the aim of miniaturization, this work chooses the third bending mode of beam as the piezoelectric actuator's vibration mode. By using the finite element method, the proposed motor is designed and analyzed. By modal analysis, the parameters of structure are designed. By harmonic analysis, the mechanic quality factor and electromechanical coupling factor of the proposed actuator are obtained. Based on theory and simulation, a prototype of the proposed piezoelectric actuator is fabricated. Impedance analyses are executed by the Agilent precision impedance analyzer. Mechanical output characteristics of the prototype are obtained experimentally. The maximal no-load velocity of the proposed motor is 735mm/s and the maximal output force is 1.1N.     

梁式结构损伤诊断应变模态理论研究与仿真分析

运行中的建筑结构的损伤诊断方法是目前工程界关注的热点问题之一。分析了位移模态、应变模态与曲率模态3者之间的关系,以一混凝土悬臂梁为研究对象,用ANSYS有限元软件,建立了仿真模型,通过对不同损伤位置和不同损伤程度工况的模拟,进行结构损伤辨识研究,旨在通过结构损伤前后的位移模态和应变模态的振型比较,揭示应变模态在结构损伤诊断中的规律,为使用中的大型建筑结构损伤诊断研究提供理论借以参考。     

基于极点配置参数优化的压电分流阻尼抑振研究

从结构的力平衡方程、压电元件的电荷平衡方程出发,结合压电分流电路的电压平衡关系,建立了包含RL串联压电分流电路的机电耦合系统的数学模型,并进一步推导出系统的传递函数。以系统自由振动响应的衰减系数最大化为优化目标,采用极点配置参数优化方法对传递函数中的参数进行优化分析,求解出压电分流电路中电感元件和电阻元件的优化值。将分析结果应用于一柔性悬臂梁结构的振动响应抑制实验取得了良好的抑振效果,验证了用极点配置参数优化法进行压电分流阻尼振动控制系统设计的有效性。     

汽车后扭力梁结构的模态分析

为揭示某汽车后扭力梁在实际道路激励工况下容易出现振动疲劳的机制,需要对结构固有振动特性进行分析。为了得到后扭力梁结构更为准确的固有振动特性,对模态试验中的悬挂位置、激励位置和测点位置的布置方式进行重点分析,并结合结构的实际情况进行优化。采用优化后的最佳模态试验法识别后扭力梁结构在自由-自由工况下的模态参数,得到结构固有频率和振型特征。通过对比可知：后扭力梁结构前10阶自由模态频率吻合很好,误差控制在6%内。这表明采用优化后的模态试验方案能够更为准确地识别结构的模态频率,得到结构固有振动特性。     

平板形单振子多自由度压电马达

对提出的一种平板形单振子多自由度压电马达进行了理论设计和试验研究。利用梁函数组合法,计算了压电马达的工作模态频率,得出了布置于马达压电振子表面的各凸起之间间距的设计依据;提出凸起的尺寸应使其一阶弯曲振动频率与整个压电振子工作频率一致,给出了各凸起尺寸的选取原则。根据设计理论,制作了马达样机,对样机的运动能力进行了试验测试。结果表明:马达工作模态频率的理论计算结果接近于实测值;当驱动电压为90V、频率为45kHz时,马达绕矩形板压电振子长度方向轴向的转速为45.6r/min。     

Research on active vibration control on a piezoelectric intelligent flexible beam

The principles and methods of active vibration control on a flexible cantilever beam using piezoelectric patches as actuators is studied. Active control of the first two modes of the flexible cantilever beam is implemented based on the independent modal control law. Experimental results show that the structural damping of the flexible cantilever beam is effectively improved and an excellent degree of vibration suppression is achieved with the active vibration control strategy.     

压电梁弯曲振动电极的位置效率和等效电路

目的　为石英陀螺的设计提供技术参数． 方法　把弹性梁理论拓宽到压电梁,从电场等效体力出发,用能量观点给出了电极的位置效率的概念及其数学表达式． 最后利用压电振子等效电路原理,将压电梁机械和电子系统作了对比,推出压电梁等效电路ＲｎＣｎＬｎ 回路参数计算的一般公式． 结果与结论　优化了石英陀螺的电极位置,且导出的压电梁等效电路参数为振梁型传感器电子电路设计提供了理论依据．     

结构裂纹位置识别的模态分析

阐述了结构裂纹位置识别的模态应变能法,首先采用有限元方法分析了裂纹位置及深度对结构固有频率的影响,绘制了固有频率的改变量随裂纹位置的变化曲线,并且将该曲线与有限元分析获得的模态应变能分布曲线一及应变模态振型进行了对比分析,然后利用结构固有频率的改变对裂纹位置进行识别,讨论了不同的单元划分和不同模态阶数对裂纹位置识别的影响,对悬臂梁结构测试例子的分析表明,该方法能较好地识别具有单个裂纹结构的裂纹位置。     

轴向受压梁非线性随机最优电压有界控制

针对轴向受压细长结构容易在外界扰动下产生低频大幅振动的问题,基于几何非线性理论、压电耦合场理论和拉格朗日方程,推导表面贴附压电作动片的轴向受压梁的机电能量表达式,建立轴向受压梁的非线性随机振动压电主动控制模型;考虑压电作动器工作电压的限制因素,利用随机平均法和动态规划方程导出改进型的非线性随机最优电压有界控制策略. 该策略包括无界最优电压和bang-bang控制电压,因而较bang-bang电压控制律具有更好的连续性. 对简支轴向受压梁在多种情况下的非线性随机振动最优控制进行数值仿真,与bang-bang电压控制律进行比较,结果表明本研究导出的改进型电压控制律所需的压电作动器控制电压大幅下降,而振动控制效果略有降低.