梁結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的最優(yōu)化控制研究.pdf

1、本文提出一種非線性振動(dòng)系統(tǒng)主共振和超諧共振的最優(yōu)化控制方法,并將其應(yīng)用于梁結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)控制。提出非線性振動(dòng)的壓電自反饋?zhàn)顑?yōu)化控制方法、壓電時(shí)滯反饋?zhàn)顑?yōu)化控制方法、磁時(shí)滯反饋?zhàn)顑?yōu)化控制方法和分階最優(yōu)控制方法,研究了梁結(jié)構(gòu)和參數(shù)激勵(lì)系統(tǒng)的非線性振動(dòng)控制。
　　論文的主要工作和創(chuàng)新性成果如下:
　　1.利用線性和非線性反饋控制器實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的控制振動(dòng),提出一種確定非線性振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定振動(dòng)的反饋增益取值范圍的方法。利用多尺度法和

2、平均法得到雅可比本征方程,進(jìn)而得到非線性振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定條件,構(gòu)造參數(shù)方程,根據(jù)參數(shù)方程有無實(shí)數(shù)解的條件得到反饋控制增益范圍。將主共振和超諧共振有控制和無控制振動(dòng)峰值的比值為減振的衰減率。以減振系統(tǒng)的衰減率和能量函數(shù)為目標(biāo)函數(shù),以穩(wěn)定振動(dòng)的反饋控制參數(shù)的范圍為約束條件,利用最優(yōu)化方法可計(jì)算得到衰減率和能量最小的速度、位移控制參數(shù)的最優(yōu)取值。設(shè)計(jì)線性和非線性最優(yōu)化控制器控制非線性振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為。提出一種梁結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的壓電自反饋的最優(yōu)

3、化控制方法。利用壓電材料壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自反饋閉環(huán)控制。由懸臂梁主共振和超諧共振實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出最優(yōu)化控制參數(shù),設(shè)計(jì)非線性主共振振動(dòng)實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng),進(jìn)行減振控制實(shí)驗(yàn)研究。
　　2.提出一種結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)的時(shí)滯自反饋?zhàn)顑?yōu)化控制方法。分別以壓電元件為感受器和驅(qū)動(dòng)器,由受控系統(tǒng)和時(shí)滯控制系統(tǒng)組成閉合回路,應(yīng)用時(shí)滯自反饋?zhàn)顑?yōu)化控制方法控制梁的非線性振動(dòng)。
　　3.研究了參數(shù)激勵(lì)系統(tǒng)的時(shí)滯反饋?zhàn)顑?yōu)化控制。依據(jù)平均法得到

4、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)振幅和相位的平均方程。以非線性振動(dòng)能量比值的衰減率為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),以非線性振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定振動(dòng)條件、最值條件和最優(yōu)時(shí)滯條件為約束條件,利用最優(yōu)化方法計(jì)算得到最佳線性和非線性反饋控制增益參數(shù)。
　　4.提出非線性方程的分階最優(yōu)控制策略,并將其應(yīng)用于懸臂梁非線性振動(dòng)的壓電減振控制,通過空間解耦,得到狀態(tài)空間方程,設(shè)計(jì)非線性分階控制器,對(duì)該減振系統(tǒng)進(jìn)行分階最優(yōu)控制。
　　5.研究納米諧振梁非線性特性產(chǎn)生的物理機(jī)制,分析非局部效