柔性壓電智能結(jié)構(gòu)的建模與振動控制研究.pdf

1、近年來，柔性構(gòu)件在航空航天、機(jī)械工程和建筑工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。柔性構(gòu)件在運(yùn)動和定位過程中容易產(chǎn)生彈性振動，從而對設(shè)備的定位精度和加工精度造成不利的影響。對柔性結(jié)構(gòu)振動控制進(jìn)行研究，是振動控制技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。使用壓電傳感器與作動器對柔性結(jié)構(gòu)的振動進(jìn)行控制，是解決該問題的有效途徑。本文以柔性壓電智能結(jié)構(gòu)為研究對象，建立了系統(tǒng)動力學(xué)模型，以此為基礎(chǔ)對其振動的主動控制問題進(jìn)行了研究探討。
　　 本文首先對柔性壓電耦合懸臂梁進(jìn)行

2、動力學(xué)分析，建立了相關(guān)的動力學(xué)模型。利用廣義Hamilton原理推導(dǎo)了考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)組合作用的非平面運(yùn)動的Euler-Bemoulli梁的非線性運(yùn)動微分方程和邊界條件。討論了壓電材料的壓電效應(yīng)和壓電方程，推導(dǎo)了壓電傳感器和作動器的輸出方程。在懸臂梁振動方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合壓電傳感器和作動器輸出方程，給出了壓電耦合懸臂梁結(jié)構(gòu)的動力學(xué)微分方程。
　　 然后，研究了壓電耦合懸臂梁上傳感器和作動器的優(yōu)化配置問題。通過給出系統(tǒng)的反饋耦合系數(shù)

3、與傳感器位置的關(guān)系曲線以及作動器輸出彎矩系數(shù)隨作動器位置的變化曲線，討論了傳感器和作動器位置的改變對系統(tǒng)的影響。以壓電耦合梁結(jié)構(gòu)的振動能量為性能指標(biāo)，運(yùn)用遺傳算法對傳感器與作動器進(jìn)行優(yōu)化配置。
　　 最后，以壓電耦合懸臂梁系統(tǒng)為研究對象，通過對系統(tǒng)平凡解的分析，討論了時滯對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，得到了系統(tǒng)的穩(wěn)定性區(qū)間隨著時滯參數(shù)的變化曲線。結(jié)果表明：時滯參數(shù)的選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著較大的影響，一方面，不合理的時滯可能會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)出