基于阻抗法的压电智能梁振动控制分析

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1、分类号学号M201071348学校代码10487密级硕士学位论文硕士学位论文硕士学位论文硕士学位论文基于阻抗法的压电智能梁振动控制分析学位申请人：郑昶学科专业：固体力学指导教师：李国清教授答辩日期：2013.01.24AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringVibrationControlAnalysisofPiezoelectricSmartBeamsUsingImpedanceMethodCan

2、didate:ZhengChangMajor:SolidMechanicsSupervisor:Prof.LiGuoqingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

3、结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要压电材料由于其力电耦合特性，能有效地将机械

4、能与电能进行转换，于是人们将其作为激励/传感器广泛地应用于各类工程领域。压电材料常常与受控柔性结构粘接成一体，作为传感器以及激励器，以达到抑制受控结构振动的目标。因此，研究压电智能结构的振动以及振动控制有重要的科学意义和实用价值。本文基于压电材料与宿主结构之间的力电耦合特性，推导了拉普拉斯变换形式下的压电智能梁结构的阻抗矩阵，并基于阻抗矩阵研究如何建立压电智能梁结构的频率响应数值模型以及由此模型计算系统动态响应的方法，本文还研究了速度负反馈控制器作用下压电梁的控制系统性能；PPF控制器下不同系统输入时，系统的动态性能；不同控制器

5、参数下，控制系统的效果。计算结果表明，本文模型能有效地与各种控制策略相结合，研究压电梁的振动控制问题。最后，本文还尝试由阻抗矩阵模型建立系统的TF控制模型，对于单个矩阵元素，此方法能在指定频域内得到很好的近似模型，对于由许多单元组成的压电梁，本文方法得到的结果能识别部分阶频率，因此需要进一步研究。关键词：压电智能梁阻抗矩阵控制模型振动控制IAbstractBecauseoftheeffectivetransformationbetweenmechanicalenergyandelectricalenergy,piezoelect

6、ricmaterialshavebeenusedinallkindsofengineeringfieldsasactuatorsandsensors.Piezoelectricmaterialoftenhavebeenbondedtothecontrolledsoftstructureintoanorganicwhole,assensorsandactuators,inordertoachievethegoaltoinhibitthevibrationofthecontrolledstructure.Therefore,thep

7、iezoelectricsmartstructurevibrationandcontrolhasimportantscientificsignificanceandpracticalvalue.Basedonelectromechanicalcouplingcharacteristicsbetweenpiezoelectricmaterialsandhoststructure,theimpedancematricesofthepiezoelectricintelligentbeamstructureintheLaplacetra

8、nsformformhavebeenderived.Themethodtobuildthefrequencyresponsenumericalmodelhasbeenstudied,andthesystem’sdynamicresponsecanbecalcul