智能结构中致动器位置和尺寸的优化研究

在研究智能结构振动主动控制致动器的位置和尺寸优化问题中,首先推导了多压电片传感方程、致动方程和结构的动能、势能表达式,并结合模态的可控性、可观性以及模态价值构建致动器位置尺寸优化准则;然后结合智能简支梁实例计算出其粘贴压电致动器的最优位置和尺寸,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。     

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.     

空间两连杆柔性构件弯扭耦合振动主动控制

为了研究空间柔性结构的耦合振动，提出一种由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统，对此柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究，运用拉格朗日方程和假设模态法推导了此柔性系统的动力学方程．在柔性杆根部粘贴一只压电扭转驱动器抑制柔性杆的扭转振动，在柔性梁根部粘贴一只压电剪切驱动器抑制柔性梁的弯曲振动．采用一种基于Lyapunov稳定性的速度反馈控制策略进行了实验仿真研究．结果表明, 施控后的系统是稳定的，弯扭的各阶模态均能得到有效抑制，柔性梁末端的位移振动能得到显著衰减．     

压电柔性机械臂振动模拟与BP-PID控制

为了提高柔性臂的控制精度,以悬臂机械臂为研究对象,首先,根据欧拉-伯努利梁模型推导压电柔性机械臂的微分方程,采用ANSYS模拟得到前两阶弯曲振型,为PZT的粘贴位置提供依据;其次,利用现代控制理论得到压电柔性臂系统的状态空间方程,分别采用PID和BP-PID对柔性臂进行独立模态控制;最后,分别利用两种控制方法对机械臂末端位移进行控制仿真。结果表明,BP-PID控制精度较高,鲁棒性较强,在结构振动控制领域有着较好的应用前景。     

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.     

变截面压电智能梁的自由振动分析

借助于广义位置函数,建立了具有分布式压电元件变截面智能梁的横向振动方程,并在此基础上对两端简支智能梁的自由振动固有频率进行了数值计算和分析,结果表明了该方法的有效性。     

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。     

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.     

ANSYS在压电智能板振动主动控制中的应用

利用ANSYS软件对粘贴有压电材料的智能板结构建立有限元模型,通过瞬态动力学分析(时间历程分析)并编写APDL(ansys parameter design language)程序实现了对智能板的振动控制仿真。首先定义程序所需要的荷载步,并利用每一荷载步下的节点应变作为反馈信号传给压电片,考虑到板是二维结构,其节点应变可用节点挠度的二阶差分来代替。仿真结果表明了该方法的合理性,为进一步研究智能结构振动主动控制奠定了良好的基础。     

基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

压电堆式驱动器对空间钢框架地震反应的主动控制

随着建筑结构向大型化发展,将智能材料应用于建筑结构的减震已经成为一个重要的研究领域,压电智能结构就是目前的研究重点之一.介绍了压电堆式驱动器,建立了结构在地震作用下的运动方程和基于LQG控制理论的最优控制方法.将驱动器布置在空间钢结构框架的底层柱上,并对其在地震激励下的反应进行了主动控制实验研究.结果表明,结构各层的响应均有不同幅度的降低,压电堆式驱动器可以有效地抑制和减小结构的地震反应.     

Active vibration control of multibody system with quick startup and brake based on active damping

1 INTRODUCTIONIn micro-electronics manufacture , a lot ofequipment must move fromone position to an oth-er position,then stop and perform a task. Afterthat they will start at another position.Fromstar-tup to brake , if the vibration of system is toogreat ,the vibration range may exceedthe precisionof fixed position.In recent years , many scholars[1 10]have re-searched suppression of vibration by utilizing pie-zoelectric structure . Kaji wara et al[2]studied ac-tive control of the vibratio…     

Optimization of actuator/sensor position of multi-body system with quick startup and brake

A new method was put forward to optimize the position of actuator/sensor of multi-body system with quick startup and brake. Dynamical equation was established for the system with intelligent structure of piezoelectric actuators. According to the property of the modes varying with time, the performance index function was developed based on the optimal configuration principle of energy maximal dissipation, and the relevant optimal model was obtained. According to its characteristic, a float-encoding genetic algorithm, which is efficient, simple and excellent for solving the global-optimal solution of this problem, was adopted. Taking the plane manipulator as an example, the result of numerical calculation shows that, after the actuator/sensor position being optimized, the vibration amplitude of the multi-body system is reduced by 35% compared with that without optimization.     

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。     

超声波轴承用压电换能器模态分析及实验研究

设计了超声波轴承用压电换能器,确定所采用的压电换能器的相关参数,并采用有限元法进行压电换能器的振动模态分析,确定压电换能器辐射端面与其他零件组成摩擦副时产生最佳减摩效果的振动模态,并通过实验研究加以验证.研究表明,压电换能器处于纵向振动状态时产生的减摩效果最好.实验证明,超声振动具有良好的减摩性能,同种材料形成的摩擦副,在超声振动状态下静摩擦系数比非振动状态下降低了70%.     

基于遗传算法的压电扭转驱动器优化布置

针对空间薄壁杆类结构的扭转振动问题，对一薄壁杆上的扭转驱动器位置优化配置进行了研究．采用拉格朗日方程和假设模态法，推导了薄壁杆与驱动器组成的系统的动力学方程，建立了动力学系统的状态空间表达式．将薄壁杆划分为若干个位置单元，选取Grammian可控性作为目标函数，运用遗传算法获得了压电扭转驱动器的最佳配置位置．在最优位置处黏贴压电扭转驱动器，实施闭环控制，得到了薄壁杆自由端角位移前三阶模态的闭环幅频响应．结果表明，采用遗传算法能获得最优位置，在最优位置处实施的闭环控制能有效抑制薄壁杆的扭转振动．     

张拉整体结构振动最优控制的作动器优化配置简

The simulated annealing algorithm is employed to implement the actuators placement optimization for a tensegrity structure, and the effect of actuator positioning on the vibration control of the structure is analyzed. To this end, the ANSYS model of a 4-floor tensegrity structure is built, and the state space control equation of the structure through mode transform and mode truncation is deduced. Based on optimal vibration control for the tensegrity structure, the energy of the system with respect to actuator locations is chosen as the optimal criterion. Simulation results indicate that the optimization method is effective, and that the performance of vibration control of the tensegrity structure is improved dramatically when actuators are placed in the optimal position.