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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 93 毫秒
1.
将模糊逻辑与学习控制的基本思想相结合,根据控制系统的动态输出特性,采用模糊控制对学习控制律中的参数进行实时校正,实现系统的动态学习过程,提出了一种适用于压电智能结构振动控制的模糊自学控制方法FSLC(FuzzySelf-LearningContr01)。分别采用三维8节点实体单元(Solid45)和耦合单元模拟主结构和压电致动器/传感器,基于ANSYS参数化语言编写了压电智能结构振动控制分析的有限元程序。通过数值仿真证明了模糊自学习控制方法能有效控制压电结构的振动,并提高了自学习控制的收敛速度和获得了很好的控制效果。  相似文献   

2.
谱单元作为一种高阶单元具有计算效率高和精度高的特点。本文在基于Legendre正交多项式的三维谱单元基础上提出了三维压电谱单元模型,用于压电层合板静力和动力性能模拟研究。压电层合板结构中的位移和电势自由度均离散到三维压电谱单元Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)配置节点上,并且未对电势沿压电层厚度方向上的变化做任何假定。通过提高谱单元中沿压电层合板厚度方向上的形函数阶数的方法,来削弱三维谱单元在模拟薄板结构中出现的剪切闭锁现象。为验证单元的计算精度,取双压电层合板结构进行静力和动力行为模拟验证,并将计算结果与现有文献中的其它单元模型及有限元结果进行对比。结果表明,压电谱单元可有效模拟压电层合板的静力和动力行为,且提高谱单元形函数阶数可提高数值模拟精度。  相似文献   

3.
基于压电层合结构的有限元方程,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元分析程序(MPFEMP).以该程序为计算基础,采用遗传算法和一阶梯度优化算法,以压电片尺寸为设计变量,以压电层合梁和板的预期位移或最小重量为目标函数,给定初始变量和适应度函数,通过循环迭代MPFEMP计算程序,研究了多点控制的压电层合梁板结构的形状最优控制.结论对比分析证明了两种优化方法分析压电层合结构的有效性,同时,对复杂多层智能结构的最优形状控制和主动控制研究具有一定的参考价值.  相似文献   

4.
由于非凡的物理性能,石墨烯纳米片(GPL)被认为是最有吸引力的复合材料增强材料之一.GPL增强材料可以明显提高聚偏氟乙烯(PVDF)压电性能和力学性能.在力电载荷作用下,对含均匀石墨烯薄片增强(GSR)智能压电复合材料层合梁层间应力预测至关重要.若对受到力电耦合作用且层与层之间材料性能突变的压电层合梁层间剪切变形预测有误,则其层间应力过大可能导致层间失效.因此,论文提出一种适于分析此类问题且满足层与层之间相容性条件的有效力电耦合模型,用于含GSR致动器的复合材料层合梁层间应力分析.应用Reissner混合变分原理(RMVT),可以提高考虑力电耦合效应的横向剪应力预测精度.三维(3D)弹性理论和所选模型计算结果将用于评估所提梁模型性能.此外,还从力电载荷、压电层厚度、石墨烯体积分数和长厚比等方面对含GSR致动器复合材料层合梁力学响应特性进行了系统的研究.  相似文献   

5.
胡骏  亢战 《力学学报》2019,51(4):1073-1081
压电作动器可以把电能转换成机械能,在结构主动振动控制中具有应用背景. 由于压电作动器的布局对振动控制效果影响很大,因此作动器布局优化一直是结构控制研究的关键之一. 为了提高压电结构控制能量的利用效率,本文提出了以提高结构可控性为目标的压电作动器的拓扑优化方法. 基于经典层合板理论对压电结构进行了有限元建模,并采用模态叠加法将动力控制方程映射到模态空间,推导了基于控制矩阵奇异值的可控性指标. 优化模型中,选取可控性指标指数形式为目标函数,将设计变量定义为作动器单元的相对密度,并基于人工密度惩罚模型构造了压电系数惩罚模型,给出了基于控制矩阵奇异值的可控性指标关于设计变量的灵敏度分析方法. 优化问题采用基于梯度的数学规划法求解. 数值算例验证了灵敏度分析方法和优化模型的有效性,并讨论了主要因素对优化结果的影响.   相似文献   

6.
压电作动器可以把电能转换成机械能,在结构主动振动控制中具有应用背景.由于压电作动器的布局对振动控制效果影响很大,因此作动器布局优化一直是结构控制研究的关键之一.为了提高压电结构控制能量的利用效率,本文提出了以提高结构可控性为目标的压电作动器的拓扑优化方法.基于经典层合板理论对压电结构进行了有限元建模,并采用模态叠加法将动力控制方程映射到模态空间,推导了基于控制矩阵奇异值的可控性指标.优化模型中,选取可控性指标指数形式为目标函数,将设计变量定义为作动器单元的相对密度,并基于人工密度惩罚模型构造了压电系数惩罚模型,给出了基于控制矩阵奇异值的可控性指标关于设计变量的灵敏度分析方法.优化问题采用基于梯度的数学规划法求解.数值算例验证了灵敏度分析方法和优化模型的有效性,并讨论了主要因素对优化结果的影响.  相似文献   

7.
基于压电层合结构的有限元方程,采用零阶逼近优化和一阶梯度优化算法,运用ANSYS/APDL语言,编制了力-电耦合有限元优化分析程序.运用该程序,对一单压电片和多压电片埋置的三层梁和一压电片粘贴于结构表面的三层板进行建模,以结构的几何尺寸或驱动电压为设计变量,实现梁板结构的单点和多点形状最优控制设计.对比两种优化方法的计算结果,吻合良好,验证了程序的有效性.本文的计算理论和方法可以为复杂压电层合智能结构的主被动控制设计提供参考.  相似文献   

8.
智能板振动控制的分布压电单元法   总被引:25,自引:1,他引:25  
孙东昌  王大钧 《力学学报》1996,28(6):692-699
提出了一个用于振动控制的分布压电单元法,该方法中采用将分布压电传感器和致动器分割成若干相互独立的单元的方法,来设计压电模态传感器与压电模态致动器.压电模态传感器所观测的模态坐标和模态速度,可从各传感单元的输出电荷及电流中提取出来;而压电模态致动器则通过调制施加于其上的电压的空间分布来实现.在此基础上对智能板进行了模态控制  相似文献   

9.
层合结构压电器件的机电耦合响应   总被引:1,自引:0,他引:1  
压电传感嚣和致动器都可以看成是由压电材料层和非压电(弹性)材料层交替铺设而成。对于这类任意铺设的层合板悬臂梁结构,推导出了表示力学变形与外加电场之间耦合效应的解析表达式。进而,又推导出了两类(一类为单层压电-弹性层。另一类为双层压电-弹性层)层合型悬臂梁结构机电耦合性能的解析公式。在该机电耦合模型中,包括了两个压电常数d211和d222。最后。通过比较解析解、实验值以及有限元计算结果,发现它们吻合得很好。  相似文献   

10.
压电传感器和致动器都可以看成是一种复合材料层合板结构,由压电材料层和非压电(弹性)材料层交替铺设而成。对于这类任意铺设的层合板悬臂梁结构,我们推导出了表示力学变形与外加电场之间耦合效应的解析表达式。进而,又推导出了两类(一类为单层压电-弹性层,另一类为双层压电-弹性层)层合型悬臂梁结构机电耦合性能的解析公式。在该机电耦合模型中,包括了两个压电常数d211和d222。此外,还建立了含压电材料的有限元算式,进行了实验测量。最后,通过比较解析解(包括考虑了d222参数的理论值和没有考虑d222参数的理论值),实验值以及有限元计算结果,发现它们吻合得很好,而且考虑d222是十分必要的。  相似文献   

11.
压电层合板结构振动控制的有限元法   总被引:11,自引:0,他引:11  
利用有限元方法模拟压电结构的振动控制,从Hamilton理论出发推导出具有压电传感器及激励器的层合板的电耦合动力方程,应用Lyapunov及负速度反馈控制算来实现振动的控制。  相似文献   

12.
IntroductionWiththerapiddevelopmentofthescienceandtechnology ,moreandmorecomplexmechanismandstructuresareputintouse,suchasflexiblerobot,flexiblearm ,aircraftandspacestation .Researcherspaymoreattentiontotheproblemofeffectivedynamicdetectionandcontrolofsu…  相似文献   

13.
This paper aims at modeling and developing vibration control methods for a flexible piezoelectric beam. A collocated sensor/actuator placement is used. Finite element analysis (FEA) method is adopted to derive the dynamics model of the system. A back propagation neural network (BPNN) based proportional-derivative (PD) algorithm is applied to suppress the vibration. Simulation and experiments are conducted using the FEA model and BPNN-PD control law. Experimental results show good agreement with the simulation results using finite element modeling and the neural network control algorithm.  相似文献   

14.
压电结构的热弹性比拟建模方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过比较逆压电效应本构方程和热弹性本构方程,在线性范围内建立逆压电效应和热弹性效应的比拟关系:将驱动电压比拟为温度载荷,压电应变系数比拟为热膨胀系数,用热弹性有限元方法分析逆压电效应,并采用热弹性比拟方法求解基于长度伸缩逆压电效应和厚度剪切逆压电效应的驱动器问题,给出了平面结构“热-机-电”耦合问题的热弹性比拟求解方法。热弹性比拟方法为快速建立复杂压电结构的有限元模型提供了一种有效的途径,可缩短复杂压电主动结构的设计周期,降低设计成本。最后给出数值算例说明文中方法的有效性。  相似文献   

15.
智能板模态传感与控制的数值分析   总被引:5,自引:0,他引:5  
王树和  严宗达 《计算力学学报》2001,18(3):273-276289
智能结构技术对空间大型柔性结构 振动控制问题具有重要意义,采用独立模态空间控制技术对压电智能板进行主动振动控制是一种常用方法,以前对这一问题的研究仅限于解析的方法,本文采用有限单元法,设计了新的压电模态传感器与致动器,该方法能够适用于形状及边界条件较为复杂的智能板,算例分析证明了该方法的正确性。  相似文献   

16.
Elasticity solution is presented for finitely long, simply-supported, functionally graded shallow and non-shallow shell panel with two piezoelectric layers under pressure and electrostatic excitation. The functionally graded panel is assumed to be made of many sub panels. Each sub panel is considered as an isotropic layer. Material’s properties in each layer are constant and functionally graded properties are resulted by suitable arrangement of layers in multilayer panel. In each interface between two layers, stress and displacement continuities are satisfied. The highly coupled partial differential equations (p.d.e.) are reduced to ordinary differential equations (o.d.e.) with variable coefficients for non-shallow panel and constant coefficients for shallow shell panel by means of trigonometric function expansion in circumferential and longitudinal directions. The resulting ordinary differential equations are solved by Galerkin finite element method and Newmark method is used to march in time. Numerical examples are presented for functionally graded shell panel with a piezoelectric layer as an actuator in external surface and a piezoelectric layer as a sensor in internal surface and the results of the shallow and non-shallow panels are discussed.  相似文献   

17.
The linear 3D piezoelasticity theory in conjunction with the versatile transfer matrix approach and the wave equation for the internal acoustic domain are employed for active non-stationary vibroacoustic response control of an arbitrarily thick, tri-laminate, fluid-filled, simply supported, piezocomposite cylindrical tank, excited by arbitrary (non-axisymmetric) time-dependent on-surface mechanical loads. The smart structure is composed of a supporting core layer of functionally graded orthotropic material perfectly bonded to inner and outer spatially distributed radially polarized functionally graded piezoceramic sensor and uniform force actuator (FGPM) layers. Active vibration damping is implemented by transferring the accumulated voltage on the sensor layer to the piezoelectric actuator layer in context of proportional and derivative control laws. Durbin's numerical inverse Laplace transform scheme is utilized to calculate the time response histories of the relevant interface displacement/stress components, center-point acoustic pressure, and actuator voltage, for selected loading configurations (i.e., concentrated step, impulse, and moving external loads). Numerical simulations demonstrate the effectiveness of the adopted distributed sensing/actuation configuration together with the active damping control strategy in suppressing the vibroacoustic response of a three-layered (Ba2NaNb5O15/Al/PZT4) water-filled piezoelastic cylindrical tank. Limiting cases are considered and the validity of results is established by comparison with the available data as well as with the aid of a commercial finite element package.  相似文献   

18.
采用自适应结构的原理和方法,对压电元件用于挠性结构振动控制的一些问题进行了探讨。对压电驱动器与结构的匹配关系进行了理论分析,对模态传感/驱动器在挠性悬臂板结构中的布置方案进行了优化设计,并进行了结构的振动控制实验,从而验证了方法的有效性  相似文献   

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