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机敏结构形状与振动主动控制

专 业: 工程力学
关键词: 机敏结构 压电材料 主动控制 形状控制 振动控制 可观测性
分类号: O32
形 态: 共 115 页 约 75,325 个字 约 3.603 M内容
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内容摘要


该文从单侧面粘贴状况出发对机敏结构中压电作动器与主结构之间应变传递关系进行更为细致的讨论,从而改变现有模型只适用于作动器成对出现的情况;此外,机敏结构的控制问题就是具的可控制性能的力学系统,该文利用控制理论中的一些成熟理论对机敏结构主动控制问题中的可控性和可观测性进行探讨。

以机敏梁和矩形板的形状控制和振动控制为主要内容,该文进行了以下工作:1.提出了一个新的建模方法——广义位置函数法Generalized Location Function Method。

以Heaviside函数为模型,对离散分布的压电作动器构造广义位置函数,使得作动器尺寸和位置信息能够以解析的形式引入结构运动方程,为进一步研究作动器位置参数与作用效果的关系以及优化控制问题奠定了基础。

与目前广泛接受的等效载荷法相比,广义位置函数法具有直观和简便的特点。

2.利用广义位置函数法建立了机敏梁和矩形板弯曲形状主动控制方法,得到了各离散分布压电元件控制电压的解析解。

以具有离散分布压电控制器的梁和矩形板为对象,研究了受控状态的机敏结构弯曲形状与压电元件外加控制电压之间的关系,并根据作动器数目与构件挠度展开式项数的不同分别得到了精确满足控制方程的强解和最小二乘意义下的弱解。

3.利用广义位置函数法研究了机敏梁结构的振动控制问题,并讨论了耦合控制、独立模态控制与最小二乘解、精确解之间的关系。

从压电方程出发推导了压电元件作为传感器时其信号的解析表达式,利用广义位置函数法建立了机敏梁的受控运动方程,研究了通过调整反馈增益进行结构振动控制的方法4。

得到了比较精确的应变传递关系。

从基本的内力和力矩平衡方程出发得到压电作动器与基本结构之间的应变传递表达式,该结果不但适用于作动器成对出现并对称于中性面两侧的情况,而且也适用于单侧分布情况。

与目前广泛接受的Pin-force模型相比,该文结果在结构柔性交大时将更加精确。

5。

借助现代控制理论探讨了机敏结构振动控制中的若干问题。

建立了机敏梁振动控制问题的状态方程,利用现代控制理论中的相关定理得到了一个机敏梁振动控制系统可测、可控的充分条件,并且定义了以受控结构运动状态误差以及控制输入的能量消耗为基准的二次型性能指标,以此为基础利用李雅普诺夫第二方法探讨了最佳控制问题……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1选题意义及工程背景
1.2机敏结构及其应用
1.3压电效应
1.4压电材料
1.5机敏结构中的问题及研究现状
1.5.1压电学基本理论的研究
1.5.2传感器和作动器的研究
1.5.3机敏结构理论研究
1.5.4机敏结构实验研究
1.6本文主要工作
第2章 机敏结构基本模型与广义位置函数
2.1机敏结构的构成
2.1.1全覆盖形式
2.1.2离散分布
2.2理论模型
2.2.1平衡模型
2.2.2 Pin-force模型
2.2.3 Bernolli-Euler模型
2.3广义位置函数的提出
2.3.1构想
2.3.2压电元件与主结构的相互作用
2.3.3广义位置函数
2.3.4示例
2.4本章小结
第3章 具有压电元件的梁结构形状主动控制
3.1概况
3.2机敏梁形状主动控制
3.2.1基本方程
3.2.2机敏梁在控制电压作用下的弯曲
3.2.3机敏梁弯曲形状主动控制
3.2.4算例
3.3结论
第4章 具有压电元件的矩形板形状主动控制
4.1压电致动器与矩形板的相互作用
4.2矩形机敏板的形状主动控制
4.2.1基本方程
4.2.2矩形简支板在控制电压作用下的弯曲
4.2.3矩形机敏板弯曲形状控制
4.2.4算例
4.3结论
第5章 具有压电元件的梁结构振动主动控制
5.1概况
5.2压电传感器基本方程
5.3机敏梁振动受控运动方程
5.4机敏梁振动的耦合控制
5.5机敏梁振动的独立模态控制
5.6结构状态信息可识别条件
5.7算例
5.8结论
第6章 机敏梁结构振动的优化控制
6.1简述
6.2系统状态方程
6.3传感器信号的状态空间描述
6.4可控性
6.5可观测性
6.6优化控制
6.7算例
6.8讨论
第7章 主要结果
参考文献

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中图分类: > O32 > 数理科学和化学 > 力学 > 振动理论

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