复合型压电智能结构振动控制研究

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1、摘要近年来，智能结构随着材料科学，计算机技术、信息理论、控制理论等的发展己成为国内外最活跃的研究课题之一，利用智能结构进行振动控制是其重要的研究内容。本文对具有分支电路的压电智能结构振动控制技术进行了理论与实验方面的研究。介绍了压电材料的基本特性，并以智能梁为模型，推导出具有分支电路的主被动混合智能结构振动控制算法，并对其进行了仿真分析：再以压电薄板为研究对象，建立了一套具有分支电路的复合型压电智能结构振动控制实验系统，分别用纯被动振动控制方法和主被动混合振动控制方法，对该系统的周期扰动输入进行控制。实验研究表明，在被动电感值固定的情况下，对于在被动电感调谐频率范

2、围内的扰动输入，主被动混合振动控制方法与纯被动电感振动控制方法的振动控制响应性能效果相当；而对于在被动电感调谐频率范围外的扰动输入，主被动混合电感振动控制方法与纯被动电感振动控制方法相比有比较好的减振效果。对于主被动混合控制方法，本文也分为扰动信号频率与系统固有频率相同与不相同的情况分别进行了实验与分析。结果表明，在扰动信号频率与系统固有频率相同的情况下，振动控制效果明显，能达到25dB左右的削减：而在扰动信号频率与系统固有频率不相同的情况下，虽然其振动控制也能达到15dB左右的削减，但其振动控制效果明显不如扰动信号频率与系统固有频率相同的情况。关键词：智能结构；

3、分支电路；主被动混合振动控制AbstractABSTRACTInrecentyears，withthedevelopmentofmaterialscience，computertechnology,signalprocessingandcontroltheories，intelligentstructureshavebecomeoneofthemostactiveresearchfieldsandthevibrationcontrolofintelligentstructuresisalsoaveryimportantbranch．Ithasbeenshownth

4、atpiezoelectricmaterialscallbeusedaspassiveelectromechanicalvibrationabsorbersbyshuntingthemwithelectricalnetworksinthisthesis．ThepiezoelectricmaterialshavestrongelectromechanicalcoupleabilitySOthattheyaremostlyusedinintelligentstructuresespeciallyfortheproblemofvibrationcontr01．nleco

5、ntrolalgorithmisdevelopedandanalyzedbyutilizingacombinationofapassiveelectricalcircuitandactivecontrolactionsinasmartbeamstructure．Inthisthesis，wehavetherectangularcompositeplatewithpiezoelectricsensorsandactuatorsasourstudyobjectandestablishapiezoelectricsmartstructurevibrationcontro

6、lwithashuntingcircuit．Theactive—passivevibrationcontrolmethodisusedtocontroltheperiodicsignaldisturbanceinthesystem．Theeffectivenessofthenewactive—passivevibrationcontroldesignisdemonstratedthroughexperimentalinvestigations．Inthestudies，thepurepassiveinductancecontr01methodsareusedasb

7、aselinesforcomparisonwiththenewactive—passivevibrationcontroldesign，anditisshownthattheproposeddesignofferssuperiorperformanceandefficiencycomparedtothesemethods．Abouttheactive—passivevibrationcontrolmethods，experimentaldatafortheresonantcaseandnonresonantcaseareshownthatthevibrationd

8、ecrea