压电智能结构振动控制的数值模拟

文章考虑了压电传感器/激励器的刚度和质量对系统的影响,建立了压电智能结构的有限元动力方程;采用三维八节点实体压电耦合单元,运用ANSYS参数化语言(APDL)编写了压电智能结构振动主动控制的数值模拟程序;研究了系统在干扰荷载作用下P、PD和PID控制器的控制性能,分析了不同控制情况下的系统特征参数识别,并讨论了一对压电片和多对压电片对系统的控制效果,以数值算例对理论分析进行了仿真。研究所得结论对压电智能结构振动主动控制的实践具有一定的参考价值。     

压电智能板致动器动力控制特性的有限元模拟

利用有限元法对高精度磁头定位控制系统中拟采用的压电双晶片智能板型致动器的动力控制特性给予了定量模拟。将压电双晶片分别粘贴于基底钢板上下表面形成层合板，对其在恒定的平行电场作用下的机电耦和致动特性进行了分析，基于压电本构方程、经典层合板理论和Hamilton原理，推导出具有压电传感器及致动器的层合板机—电耦合动力方程。通过应用负速度反馈控制算法，对板的变形与振动控制的特性进行了数值分析，建立了相应的定量分析模型和计算程序，结果表明：本文的控制系统是有效的。     

压电智能梁振动控制的遗传算法优化设计

应用遗传算法，对用离散分布压电作动－传感元件的智能梁进行振动主动控制，研究其结构优化设计问题。考虑控制增益的影响，以模态阻尼比为优化准则，用罚函数法对非线性约束优化问题的结束条件进行处理，对直接速度负反馈控制系统中的结构参数进行优化。最后，以悬臂梁为例，分别给出不同控制增益下，单点配置问题和多点并置问题的最优解。     

采用压电材料的振动主动控制

利用压电材料作为传感器和作动器,建立了柔性四连杆机构振动主动控制实验系统;通过理论分析和实验研究建立了控制系统的模型;根据控制系统的特点,采用了内模控制策略,并在具体实施中,增加了参数辨识环节,使得控制器对于机构转速变化具有鲁棒性．将控制方案实施到柔性四连杆机构振动主动控制实验之中,取得了满意的控制效果．     

柔性智能桁架结构振动的主动控制方法实验研究

在只获得加速度的情况下,针对空间柔性智能桁架结构,进行了主动控制方法时仿真实验。实验通过加速度传感器测量加速度,建立了有信号调理、模数转换和微机实时测控的实时计算机控制系统。通过扫频激励进行了实时控制实验,给出了控制前后节点30y方向的固有频率和阻尼比的变化情况及控制某一阶模态时被控模态响应曲线。验证了采用独立模态空间控制方法设计的空间柔性智能桁架结构振动主动控制规律的实用性。实验结果表明该控制使被控模态阻尼比增加,频响函数的幅值衰减减较大,有较明显的控制效果。     

含有粘贴式压电作动器的锥壳结构振动主动控制研究

针对某卫星发射过程中所应用的适配器模型,利用4节点Mindlin板单元对其进行了有限元建模,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,大大降低了计算量;利用基于独立模态空间控制的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.     

各种支撑压电智能板的LQR振动控制

文章基于控制目标函数的LQR法,对各种支撑条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算,利用Matlab系统仿真,演示了四边固支板中点受初始位移激励时,前两阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。结果证明,该方法能有效达到控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。     

梁振动控制的分布压电单元法

提出了一个用于梁振动控制的新方法——分布压电单元法,它包括压电模态传感器与压电模态致动器的设计方法以及相应的模态控制方法。     

压电智能板的稳定性与可控性分析

从能量角度对粘贴有压电传感层与致动层的智能层板的稳定性与可控性作了理论分析，导出了反映智能板能量变化与外加控制电压之间关系的功率流的表达式，并在此基础上，得到了几个有关智能板控制系统稳定性的性质，分析了用整块致动层并施加均布电压来对板进行控制时矩形板的几种不可控情况，并讨论了压电致动层的分块对板可控性的改进作用。     

智能桁架结构自适应模糊主动振动控制

针对智能桁架结构的振动抑制问题,研究如何设计自适应模糊主动振动控制器.结合模糊控制理论和传统的自适应控制理论,基于Lyapunov综合法,设计了一种稳定的直接型自适应模糊主动振动控制器.同时引入监督控制,把控制量分为自适应模糊控制量和监督控制量,监督控制的设计保证了系统状态量的有界性.最后,对一个平面16杆智能桁架结构进行了自适应模糊主动振动控制的仿真研究.结果表明: 在结构参数或外部环境发生变化时,直接型自适应模糊主动振动控制器仍可以获得理想的控制效果,具有很好的鲁棒性.     

复合材料层合板振动主动控制的方法研究

根据H am ilton原理,推导出复合材料层合板在四边简支的边界条件和各阶板理论下的振动控制方程,求得系统的频率、振幅。利用能量准则求出线性二次型最优调节器(LQR)方法中的权系数矩阵Q和R的值,求解R iccati方程后,得到位移和控制力;并利用M athem atic对系统进行仿真分析,得到各种因素对系统振动控制的影响,为以后控制和优化系统提供有力的根据。     

压电智能梁振动主动控制分析的新方法

以智能梁为例研究智能结构分析的新理论新方法.以样条有限点法为例,从位移模式出发,以智能本构关系、瞬时变分原理以及样条离散化为基础建立了压电智能梁振动主动控制分析的控制方程,分析了两个典型算例.     

Improved Fx-VSSLMS algorithm for active vibration control of smart cantilever beam

Filtered-x least mean square(Fx-LMS) algorithm is popular in many adaptive processes. As its contradiction between convergence speed and stead-state error, the improvements of Fx-LMS algorithm with variable step size(VSS) have been developed. To strengthen the robustness of variable step size least mean square(VSSLMS) algorithms to noise disturbance in active vibration control(AVC) application, nine VSSLMS algorithms are introduced in detail. Then an improved VSSLMS algorithm is proposed for better performance. At last, the performance of these VSSLMS algorithms are compared in AVC experimental system with different noise level. The experimental results verifies the effectiveness and robustness of the proposed VSSLMS algorithm in AVC application.     

压电片位置和大小对板振动控制的影响

文章基于现代控制理论选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用单对压电片对各种支撑条件下的板进行结构振动的主动控制;讨论了压电片位置和大小对控制效果的影响;提出了关于压电片位置和大小优化的基本观点。     

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

为了解决最小控制综合（MCS）算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器（LQR）在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS（改进的最小控制综合）算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明：该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.     

NiTi形状记忆合金振动感知与主动控振研究

分析了复合于基体材料或嵌入机械结构中的ＮｉＴｉ丝对动、静应变的感知性能，基于ＮｉＴｉ形状记忆合金的振动感知和驱动特性，实现了机械系统振动的智能化控制，建立起机械系统的动力学模型。基于机械系统参数时变的特点，应用时频分析方法很好地描述了机械系统非平稳振动响应的过程，结果表明，ＮｉＴｉ形状记忆合金可灵敏地感知动、静应变，并可迅速作出反应，有效控制振动。