压电锥壳结构振动主动控制研究

针对实际工程中所应用的某锥壳模型,利用平面板单元对其进行有限元建模,将分布式压电作动器的影响作为动力学边界条件加入模型当中;试验数据与理论计算结果对比证明该方法能够满足精度要求,此外与通常的层合理论建模方法相比,该方法更加简洁,降低了计算量;利用基于独立模态空间的负速度反馈控制方法对锥壳结构进行了振动主动控制研究,仿真结果可以看出利用少数作动器即可达到理想的控制效果。由于控制器本身比较简单,具有很好的鲁棒性,因此对于实际工程应用具有非常重要的指导意义。     

基于模糊控制的压电挠性梁的振动主动控制实验研究

针对压电智能挠性悬臂梁进行了基于模糊振动控制研究.首先推导了压电智能挠性悬臂梁的控制方程.基于查表法设计振动模糊控制器,并在此基础上运用了一种修正技术提高模糊控制精度,提出采用修正Fuzzy-PI双模控制方法,设置信号阀值实现Fuzzy控制和PI控制的切换,设计了挠性悬臂梁振动主动控制算法.建立了压电智能挠性悬臂梁的实验平台,采用提出的控制方法对悬臂梁振动进行实验研究,实验结果表明:振动被快速抑制,系统的动态、稳态性能方面优于普通模糊控制器.     

正位置反馈的多模态振动主动控制实验

采用压电元件作为传感器和驱动器,基于正位置反馈技术对一个钢制挂架结构进行主动振动控制.介绍了正位置反馈控制的基本原理,阐述了其优化算法,并介绍了控制系统构成,最后对钢制挂架在扫频和窄带随机信号激励下的振动进行了主动控制实验,实验结果验证了本文所述方法可以有效地抑制挂架的多模态振动.     

基于神经网络的柔性结构振动主动控制研究

提出了采用压电元件作为传感器和驱动器 ,基于神经网络技术的柔性结构主动振动控制方法。阐述了神经网络控制的基本原理 ,导出了控制算法 ,并介绍了控制系统构成 ,最后对柔性梁在正弦和伪随机信号激励下的振动进行了主动控制实验 ,实验结果验证了本文所述方法的有效性     

几何精确的二维动态压电梁有限元格式

在几何精确梁理论的基础上,通过引入压电材料的力-电耦合效应,建立了一种几何精确的动态二维压电层合梁有限元格式。通过对这种几何精确有限元格式的分析和实现,得到了一个分析在空间做大尺度运动的压电柔性梁结构的方法。最后通过几个数值算例验证了这种格式的正确性,并且给出了这种方法在分析压电结构时的可能用途。     

一类非线性混沌振动的主动隔振实验研究

本文以Duffing非线性振子为研究对象 ,应用主动隔振原理 ,设计了参数自调节的PID控制算法 ,对Duffing振子混沌振动进行了主动隔振数值仿真实验 ,实现了对混沌振动的良好隔振。仿真结果表明 :在混沌振动中应用主动隔振技术的有效性     

基于压电智能结构的镗削振动主动控制的仿真与实验研究

在镗削加工中,由于镗杆长颈比较大,因此,普遍存在镗削振动问题,这种振动限制了切削效率,影响了工件表面质量。提出以压电振动干扰抑制镗削振动的设想,建立了含有压电控制单元的镗削振动系统动力学模型;基于该模型设计了实验装置。理论仿真和实验分析结果表明,该装置能够有效抑制镗削过程中镗杆的振动,且结构简单,易于实现。     

轴向初压力和横向初偏移对梁非线性振动的影响

本文应用摄动法对受轴向初压力、并具有一定初偏移的梁的非线性自由振动进行了研究.结果表明:初压力和初偏移的不同组合,能够影响梁非线性振动的频率.这对动态环境下压力杆件的设计有一定的工程意义.另外文中通过数值结果对一次摄动解进行了误差分析.     

压电梁振动的多输入多输出主动控制

对表面上贴有多个用作驱动器和传感器的压电陶瓷片的“压电梁”结构，导出了从驱动器到传感器的频响函数公式，作为压电结构设计和振动控制的数学模型。提出了压电梁对缓变周期扰动振动环境的多输入多输出振动抑制方法。     

压电驱动器非线性模型研究

本文通过对压电驱动器的软件计算结果与实验结果的差异进行研究总结,利用变形后压电驱动器中各个结构部分的应力应变分布特点,结合复合层合材料力学、梁力学模型和压电材料非线性模型理论构造出压电薄片与基体材料的简化耦合模型,从而建立结构的非线性模型。模型计算结果比软件计算结果更符合实验结果,并且形式比前人的更简单,物理意义清晰明确。再利用该模型对不同结构参数下的压电驱动器性能进行分析,直观地反应出压电驱动器各结构参数对驱动器性能的影响。     

压电陶瓷在结构振动及声辐射有源控制中的新应用

介绍了压电陶瓷的新应用──作为有源振动、噪声控制中的执行元件和传感器，并讨论了对该材料的性能要求、参数选择以及应用实例。     

Geometrically nonlinear static and free vibration analysis of functionally graded piezoelectric plates

In this paper, nonlinear static and free vibration analysis of functionally graded piezoelectric plates has been carried out using finite element method under different sets of mechanical and electrical loadings. The plate with functionally graded piezoelectric material (FGPM) is assumed to be graded through the thickness by a simple power law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. Only the geometrical nonlinearity has been taken into account and electric potential is assumed to be quadratic across the FGPM plate thickness. The governing equations are obtained using potential energy and Hamilton’s principle that includes elastic and piezoelectric effects. The finite element model is derived based on constitutive equation of piezoelectric material accounting for coupling between elasticity and electric effect using higher order plate elements. The present finite element is modeled with displacement components and electric potential as nodal degrees of freedom. Results are presented for two constituent FGPM plate under different mechanical boundary conditions. Numerical results for PZT-4/PZT-5H plate are given in dimensionless graphical forms. Effects of material composition and boundary conditions on nonlinear response are also studied. The numerical results obtained by the present model are in good agreement with the available solutions reported in the literature.     

基于DNA遗传算法的气动驱动柔性梁振动控制

采用气动脉冲码调制(Pulse Code Modulation,PCM)方式,给出一种基于有杆气缸驱动进行压电柔性梁振动控制系统。考虑到系统的复杂性,采用DNA-GA进行参数自适应整定控制。首先,介绍气动系统和控制回路;利用系统模型进行了能控性和基于性能指标函数控制算法的稳定性分析。其次,阐述了DNA-GA进行控制参数优化的原理和方法,进行了数学仿真研究。最后,建立了试验装置,进行同时气动定位和振动控制试验研究。理论分析、仿真和试验研究结果表明,采用DNA-GA参数自适应整定控制算法可改善控制系统动态性能,有效抑制柔性梁的大幅值低频模态振动。     

非线性梁压电分阶最优减振控制

提出非线性的分阶最优控制方法,并将其应用于梁的非线性振动压电减振控制。建立梁压电减振系统动力学模型,导出减振系统的非线性动力学运动微分方程,利用摄动法,实现非线性微分方程的线性化。将各阶线性方程解耦,化为状态空间方程。设计非线性分阶控制器,对减振系统进行分阶最优控制。仿真算例验证这种控制方法的有效性。     

压电主动杆位置和增益在随机智能桁架结构振动控制中的优化

对结构物理参数、几何尺寸、作用荷载和控制力同时具有随机性时 ,随机压电智能桁架结构中主动杆的配置位置和闭环控制系统增益进行了优化 ,基于系统最小储存能 ,构建了具有动应力、动位移可靠性约束的主动杆配置和控制增益的优化模型 ;并对结构动力响应的数字特征进行了推导。通过算例 ,验证了该优化配置模型的合理性和有效性 ,获得了若干有意义的结论。     

压电耦合板主动控制及稳定性分析

本文研究压电耦合板的主动控制及稳定性。压电耦合板在采用作为传感器和驱动器的压电片之间的速度负反馈时 ,能增大系统的阻尼性能。本文以闭环控制系统方法的特征值分析为基础 ,分析研究了其稳定性。研究表明主动控制在增加系统阻尼性能的同时 ,亦可能导致系统出现不稳定现象。文中指出当仅有对点之间的负反馈时 ,系统是渐近稳定的 ;当负反馈增益矩阵呈非对称或对称但非正定时 ,系统可能出现非稳定。文中以算例进一步给予证实。     

结构的主,被动振动控制及相互影响分析

同时采用被动和主动控制方法来抑制结构的振动，可以利用两者的优势以达到更好的控制效果。以粘弹性阻尼器和压电晶体作动器为被动和主动控制元件，建立了主结构与控制元件一体化的复合结构运动控制方程，以平面桁架结构为例进行了数值分析，研究了控制器设计和系统参数选择、主动振动控制的效果以及被动振动控制与主动振动控制的相互影响等问题     

神经网络在弹性连杆机构振动主动控制中的应用

首次将神经网络理论应用于弹性连杆机构的振动主动控制 ,设计、建造了具有压电陶瓷作动器与电阻应变计传感器的弹性连杆机构实验装置及其振动控制系统。根据实验数据离线设计了动态递归神经网络控制器 ,并采用基于神经网络的直接自校正控制策略对弹性连杆机构实施了在线控制。控制后 ,弹性构件输出点的应变峰值降低了 5 0 %左右 ,机构的动力学品质得到显著改善     

基于输出预估自抗扰策略的加筋壁板结构多模态振动主动控制

针对加筋壁板结构中存在的模型难以精确确定和多模态外界干扰等问题,基于加速度传感器,提出了一种不依赖结构精确数学模型的多模态线性自抗扰振动主动控制(Linear Active Disturbance Rejection Control)策略。由于加速度传感器和压电驱动器的异位配置不可避免地使得整个控制系统存在时延。为解决该问题,利用Smith预估器的原理,引入输出预估器来补偿时延,这样设计的自抗扰振动主动控制器能够很好地解决时延对结构振动性能的影响。基于dSPACE实时仿真平台、利用加速度传感器、压电片驱动器,设计并建立四面固支压电加筋壁板结构实验系统,对提出的控制方法进行试验比较研究。最后的试验结果表明,采用提出的具有输出预估功能的自抗扰振动控制器,能够快速有效地抑制结构的多模态振动。     

带有1-5型压电芯子的自适应夹层梁的分析

利用１－５型压电材料作为芯子的夹层梁是一种新型压电自适应结构,本文对此进行了有限元法分析和实验分析。利用正交各向异性材料的本构方程和压电材料的压电方程,推导出了这种压电自适应夹层梁的控制方程,压电材料的驱动效应被等效为力学载荷,从而简化了计算过程。算例１的分析结果与实验符合,算例２的分析结果也与文献［６］非常吻合。