基于壓電材料的懸臂梁振動主動控制研究.pdf

1、為減小載荷和降低成本，飛行器的翅翼設計大多采用低剛度、柔性化的輕質材料，但是隨著飛行速度和機動性能的提高，翅翼所受載荷卻在不斷增大，致使翅翼結構的彎曲剛度和扭轉剛度越來越難以保證，這些均將引起翅翼結構在飛行中變形增加，高速飛行時，很小的變形就可能引起嚴重的振動問題。基于上述情況，本文以柔性懸臂梁結構為被控對象，設計了基于壓電材料的懸臂梁結構振動主動控制實驗，主要研究內容如下：
　?、旁谏钊雽W習基于壓電材料的智能主動控制基本理論的基

2、礎上，建立了懸臂梁結構的振動模型，并結合結構特點，分別設計了常規(guī)PID控制器、模糊自整定PID控制器以及基于遺傳算法的模糊自整定分數階PIλDμ控制器，通過MATLAB仿真實驗研究，分析了以上控制方法各自的性能和特點。
　?、茷榱蓑炞C上述仿真實驗的準確性，設計了基于LabVIEW的懸臂梁振動主動控制硬件實驗平臺，硬件實驗以PC機為控制核心，采用條狀復合壓電纖維(Macro Fiber Composite-MFC)材料作為致動器，激

3、光位移傳感器作為反饋元件構建的振動主動控制裝置。激光位移傳感器將采集到的懸臂梁位移信號傳送到控制器，控制器動作產生控制信號，經驅動系統(tǒng)產生電壓信號作用于MFC致動器，MFC致動器產生張力，來控制懸臂梁的振動。
　　⑶軟件平臺采用LabVIEW模塊化語言分別設計了激振模塊、算法模塊和模擬信號輸出模塊;在信號采集部分，通過C++編程封裝了DLL形式的底層串口通訊協議，激光位移傳感器通過串口RS-485直接與計算機進行通訊;另外，設計了

4、人機交互系統(tǒng)，使得硬件實驗更為清晰，便利。
　?、葘嶒灲Y果表明:復合壓電纖維材料作為致動器，具有良好的柔順性，且靈敏度高，適合用于梁結構的振動主動控制;控制策略上采用分數階PIλDμ控制器，分數階微積分算子以加權的形式考慮了控制器在一定范圍內的整體信息，具有記憶性，5個可調參數使控制更細膩、精準，可以更準確地表達控制器的動態(tài)執(zhí)行能力;采用模糊控制理論中的推理方法實現分數階PIλDμ控制器參數在線整定，這種復合控制方法把分數階PIλ