柔性悬臂结构极点配置阻尼设计与振动控制

随着航天航空技术的发展,航天航空等领域内智能结构的运转强度与工作精度的要求达到了新的高度,由于柔性悬臂结构自身存在结构阻尼特性,影响系统稳定的输出状况,大程度地缩短其使用周期。为研究柔性悬臂结构的振动特性,以智能悬臂梁结构为研究对象,首先通过动力学方程分析悬臂梁振动特性,压电陶瓷片力矩方程结合振型叠加法推导出四阶模态的悬臂梁振动微分方程,并用ANSYS有限元验证模型的正确性,然后运用极点配置控制算法给定智能悬臂梁结构初始位移激励使其做自由振动,采集位移信号作为输入来产生相应的控制电压抑制智能悬臂梁结构的自由振动,并通过仿真和实验证明极点配置控制算法的可靠性。结果表明:数值仿真中,输入信号为6 mm时,智能悬臂梁结构输出位移能够在5 s内迅速衰减保持在合理范围,控制电压也在5 s内趋于稳定; 实验分析中,在初始位移激励为6 mm时,智能悬臂梁结构输出位移响应在6 s内迅速衰减保持在合理范围,其控制电压也在6 s内趋于稳定; 数值仿真和实验分析的结果基本一致表明了极点配置控制算法能够切实有效的控制智能悬臂梁结构的自由振动。