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用两种功能材料综合控制智能梁的振动 总被引:3,自引:0,他引:3
给出了用两种材料对梁进行振动控制的综合控制方法。采用多层分布压电层进行精密主动控制时,将压电传感层和压电致动层分割成若干单元来设计压电模态传感器和压电模态致动器,进而实现了梁的模态控制,同时利用形状记忆合金的超弹性特性对梁进行被动控制来抑制梁的大振幅振动,取得了很好的控制效果。 相似文献
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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
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
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一种逆优化设计振动控制作动器的数目和位置的方法 总被引:1,自引:0,他引:1
在建立了悬臂梁上粘贴压电陶瓷片实现振动控制的动力学方程的基础上,研究了一种逆优化设计作动器/传感器的数目和位置的方法;用压电陶瓷作为自传感器作动器,以悬臂梁的振动控制为研究对象,要求振动控制系统具有一定的模态阻尼比,并以作动器控制力最小为目标函数,优化设计作动器/传感器的数目和位置。最后通过数值算例证明了该方法的有效性。 相似文献
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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
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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
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压电复合材料层合板自适应结构的振动控制 总被引:10,自引:0,他引:10
本文针对板壳型自适应结构,研究了压电材料作为作动器的自适应结构的振动控制。利用四节点压电复合材料层合板单元进行自适应结构的有限元动力分析;采用模态控制方法,将结构的各阶模态的阻尼比作为控制目标,并以此计算出各压电片的控制电压,达到控制结构振动的目的。算例给出了数值计算的结果。 相似文献
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基于小波理论的悬臂板压电动力控制模式 总被引:10,自引:1,他引:10
采用Daubechies小波理论的尺度函数变换,建立了由压电片感应器(sensors)的观测电量识别悬臂板结构变形的一一对应显式关系,从而克服了传统模态方法因逆矩阵求解在某些情形下得不到保证而导致观测失效的不足.随后基于小波尺度函数变换,对于悬臂板建立了具有位移与速度信号反馈的压电致动控制动力模式.由于小波尺度函数逼近具有自动滤除高频分量的能力,建立的控制模式将不会出现由观测溢出与控制溢出耦会造成的不稳定性.数值结果表明:控制方法在抑制外界干扰方面要快于传统方法. 相似文献
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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
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《International Journal of Solids and Structures》2004,41(3-4):745-764
The dynamic stability of negative-velocity feedback control of piezoelectric composite plates using a finite element model is investigated. Lyapunov’s energy functional based on the derived general governing equations of motion with active damping is used to carry out the stability analysis, where it is shown that the active damping matrix must be positive semi-definite to guarantee the dynamic stability. Through this formulation, it is found that imperfect collocation of piezoelectric sensor/actuator pairs is not sufficient for dynamic stability in general and that ignoring the in-plane displacements of the midplane of the composite plate with imperfectly collocated piezoelectric sensor/actuator pairs may cause significant numerical errors, leading to incorrect stability conclusions. This can be further confirmed by examining the complex eigenvalues of the transformed linear first-order state space equations of motion. To overcome the drawback of finding all the complex eigenvalues for large systems, a stable state feedback law that satisfies the second Lyapunov’s stability criteria strictly is proposed. Numerical results based on a cantilevered piezoelectric composite plate show that the feedback control system with an imperfectly collocated PZT sensor/actuator pair is unstable, but asymptotic stability can be achieved by either bonding the PZT sensor/actuator pair together or changing the ply stacking sequence of the composite substrate to be symmetric. The performance of the proposed stable controller is also demonstrated. The presented stability analysis is of practical importance for effective design of asymptotically stable control systems as well as for choosing an appropriate finite element model to accurately predict the dynamic response of smart piezoelectric composite plates. 相似文献
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Considering mass and stiffness of piezoelectric layers and damage effects of composite layers, nonlinear dynamic equations of damaged piezoelectric smart laminated plates are derived. The derivation is based on the Hamilton's principle, the higher- order shear deformation plate theory, von Karman type geometrically nonlinear straindisplacement relations, and the strain energy equivalence theory. A negative velocity feedback control algorithm coupling the direct and converse piezoelectric effects is used to realize the active control and damage detection with a closed control loop. Simply supported rectangular laminated plates with immovable edges are used in numerical computation. Influence of the piezoelectric layers' location on the vibration control is in- vestigated. In addition, effects of the degree and location of damage on the sensor output voltage are discussed. A method for damage detection is introduced. 相似文献
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智能结构以主动元件为传感器和驱动器,根据结构的动态响应和控制要求,自适应地改变结构的动态性能,实现结构特性的自调节功能,以增强结构适应于外界环境变化的能力.结构振动主动控制方法中常用的模态空间控制方法,就是将系统方程转化到模态坐标下,从而得到内部解耦的以模态坐标表示的方程组,然后根据一定的控制方法,计算出模态控制力,实现实时控制.该方法计算简单,效率高,能满足实时控制的需要.本文根据一个三层智能结构主动控制实验,介绍了耦合模态控制理论及实现方法,设计并阐述了压电主元杆件的工作原理,根据Riccati方程得到了主元杆件的最优布置.通过对实验数据运用五点滑动平均平滑法进行处理分析及频谱分析可以看到,智能结构通过主动控制,对相应的控制模态位移及加速度有很大的抑制作用,对应的模态阻尼系数得到了不同程度的提高. 相似文献
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