智能结构振动主动控制的研究

《智能结构振动主动控制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工程大学硕士学位论文--______#自_i；iii；iiiiiji‘∞目iiiijji日_____ri_jiijijiijjiii_摘要近年来，随着科学技术，特别是航空、航天、机械、电子等技术的飞速发展，使得这些领域的动力机械、交通工具等都向着高速重载的方向发展，而随之带来的振动问题也显得日益突出和重要。所以本文的研究目的是对结构体的振动控制进行研究。本文在理论上和工程上有着重要的意义。本文以压电梁和压电板为对象，采用模态控制理论和最优控制理论相结合的方法来研究智能结构振动主动控制问题。本文采用3自由度的梁

2、单元和12自由度的板单元基于压电材料的本构关系以及Hamilton变分原理，建立压电智能梁和智能板的动力学方程，并利用ANSYS软件建立智能粱和智能板的简化模型，进行有限元分析，得到了智能梁和智能板的各阶模态。并在此基础上，采用基于线性二次型最优控制(LQR)的耦合模态控制法进行压电智能梁的振动控制，采用基于线性二次型最优控制(LQR)的独立模态控制法进行压电智能板的振动控制。最后利用MATLAB软件对智能结构的振动控制进行仿真，主要内容为：(1)利用MATLAB语言设计出控制系统的动态输出反馈控制器，这里采用LQ

3、R控制；同时绘出了智能梁结构使用控制系统前后对干扰的振动控制效果图、绘制了控制输入和控制输出图、绘制了实际状态向量和观测器观测的向量的比较图并绘制了观测器的误差分析图、绘制了不同的Q值情况下系统的相应分析图和不同R值情况下系统的响应分析图总结出Q和R值的选取经验。(2)利用sIMUuNK工具箱对智能板结构振动系统进行设计，设计LQR控制器；同时绘制出系统在不同的条件下的控制力曲线和模态响应曲线同时也绘制出未受控制的系统的响应曲线，分析控制后的效果。关键词：智能结构振动控制有限元模念控制最优控制哈尔滨_L程大学硕士学

4、位论文AbstractAlongwiththetechnicaldevelopment，thequestionofstructurevibrationcontrolsbecomesurgentproblem．SmartstructureappearedFollowingthevibrationcontrolresearch，Smartstructure，anintegrationofsensors，actuators，microprocessors，andstructuralbasematerialstogethe

5、r,iscapableofrecognizing，estimatingandactuating．ItCallreducetheharmfulvibrationaccordingtothecharacteristicsofthecontrolledobject，workingenvironmentandthecontrolrequirement．Thisarticletakespiezoelectricbeamandpiezoelectricplateasthestudyobjects，usesmodecontrol

6、theoryandtheoptimumcontroltheorytostudythequestionofsmartstructurevibrationinitiativecontrol。Inthispaperusing3-degree-of-freedombeamelementand12一degree—of-freedomplateelement，thedynamicsformulaisobtainedonthebasisoftheconstitutiveequationandHamilton’sprinciple

7、．ByconstIuctingasimplifiedmodelofthebeamandplateincomputer,everymodeofvibrationhasbeenanalyzedthroughfiniteelementmethodonANSYSplatform．Andonthisfoundation，usingcouplingmodecontroltheoryonthebasisofLQRtocontrolthevibrationofthepiezoelectricsmartbeam，andusingin

8、dependentmodecontroltheoryonthebasisofLQRtocontrolthevibrationofthepiezoelectricsmartplate．FinallythestudyuseMATLABsoftwaretosimulatethesmartstructurevibrationcontr01．Themainconten