柔性板振動主動控制中壓電元件的優(yōu)化布置.pdf

1、在智能結(jié)構(gòu)振動主動控制系統(tǒng)中,壓電元件可以分別作為傳感器和作動器,其在結(jié)構(gòu)中的布置方式對振動控制性能影響很大,是振動主動控制系統(tǒng)設(shè)計的重要問題.該文研究柔性板振動控制中壓電元件的位置優(yōu)化設(shè)計問題,針對壓電傳感器和驅(qū)動器的同位布置結(jié)構(gòu)型式,將壓電元件的有限元分析方法與D優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則相結(jié)合,直接利用結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型確定壓電元件在柔性板上的最優(yōu)位置.首先采用有限元方法對壓電結(jié)構(gòu)的機(jī)電耦合問題進(jìn)行建模和分析,提取壓電結(jié)構(gòu)的待控模態(tài)振型;然后根據(jù)D

2、優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則,對壓電片在柔性板結(jié)構(gòu)上的最優(yōu)布局原則進(jìn)行簡化.通過二階中心差分運算將模態(tài)振型轉(zhuǎn)化為模念應(yīng)變,采用應(yīng)變曲線擬合方法降低離散誤差,進(jìn)而將各階待控模態(tài)應(yīng)變進(jìn)行疊加,獲取系統(tǒng)整體特征應(yīng)變分布情況;最后根據(jù)壓電元件位置優(yōu)化的簡化目標(biāo)函數(shù),將壓電片的最優(yōu)位置確定為柔性板疊加模態(tài)應(yīng)變的極值區(qū)域.在理論研究的基礎(chǔ)上,該文還建立了柔性板結(jié)構(gòu)的主動控制系統(tǒng),采用優(yōu)化方案布置壓電傳感和驅(qū)動元件,開展了振動主動控制的實驗研究,驗證了理論結(jié)果的正確