基于壓電自感知執(zhí)行器的振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著航空事業(yè)高速的發(fā)展，大量柔性結(jié)構(gòu)如太陽(yáng)能帆板被使用于各種飛行器中。但由于這些柔性結(jié)構(gòu)本身具有擾度高，阻尼低的特性，在受到外力作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)。在沒(méi)有空氣阻尼的太空環(huán)境中，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)很難停止，并且容易引起共振，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的工作性能，所以對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制已頗為重要。
　　 振動(dòng)主動(dòng)控制具有控制精度高，自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)越性，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，傳感器和執(zhí)行器的同位配置等問(wèn)題很難被解決

2、。控制方法大多數(shù)是基于現(xiàn)代控制理論，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型精確性要求很高，且所采用的控制算法很復(fù)雜，不能夠?qū)ο到y(tǒng)的振動(dòng)做出快速地響應(yīng)。
　　 預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法是根據(jù)控制系統(tǒng)的歷史信息和選定的控制輸入，對(duì)未來(lái)某段時(shí)域內(nèi)的過(guò)程輸出控制序列作出預(yù)測(cè)，而不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型的一種新型控制算法。由于預(yù)測(cè)函數(shù)控制算法中的大部分控制參數(shù)可以進(jìn)行離線計(jì)算，故減小了系統(tǒng)的在線計(jì)算量，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。
　　 本文研究了基于預(yù)測(cè)函

3、數(shù)控制法的振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)。把壓電柔性懸臂梁作為控制對(duì)象，利用模態(tài)分析法建立了壓電懸臂梁振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程。然后將振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程離散化后作為預(yù)測(cè)模型，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的理論分析和一系列的計(jì)算得出了最優(yōu)的控制律。設(shè)計(jì)了基于預(yù)測(cè)函數(shù)控制法的自感知懸臂梁振動(dòng)控制系統(tǒng)。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在開(kāi)環(huán)情況下，依靠自身的阻尼作用系統(tǒng)振動(dòng)衰減很慢，而當(dāng)系統(tǒng)輸入控制作用后，壓電柔性懸臂梁的振動(dòng)很快被抑制，控制效果良