基于压电纤维复合材料的柔性结构振动半主动控制研究

《基于压电纤维复合材料的柔性结构振动半主动控制研究》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、中图分类号：TB535+.1;TP274+.2论文编号：102870115-S117学科分类号：080420硕士学位论文基于压电纤维复合材料的柔性结构振动半主动控制研究研究生姓名张锦学科、专业测试计量技术及仪器研究方向结构振动控制指导教师朱孔军教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringAStudyonSemi-a

2、ctiveVibrationControlofFlexibleStructuresUsingMacroFiberCompositeActuatorsAThesisinMeasurementandTestingTechnology&InstrumentsbyZhangJinAdvisedbyProf.ZhuKongjunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人

3、声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着大型柔性结构在航天器中的广泛应用，其振动问题也得到了越

4、来越多的关注与研究。压电纤维复合材料（MacroFiberComposite，MFC）具有驱动性能强、重量轻、韧性大等优点，适合作为驱动器对航天结构进行振动控制。基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制系统简单，振动控制效果稳定，易于集成化和轻量化，满足航天领域对高可靠性和轻量化的要求。本文基于压电纤维复合材料，提出利用同步开关阻尼半主动振动控制方法，对柔性结构进行振动控制研究。首先，根据MFC通常的-500V~+1500V的非对称高电压工作范围，设计了电压非对称翻转的同步开关阻尼技术，并对其工作过程分阶段

5、进行了详细分析，给出了控制过程中压电元件电压的理论计算式。利用MATLAB/Simulink对控制系统进行建模仿真，验证了非对称同步开关阻尼技术的可行性，同时通过仿真分析了电压源电压和非对称旁路电容值对切换电压的影响。其次，设计并制作高压非对称半主动振动控制实验仪，对控制过程中MFC开路状态下的漏电问题进行了实验与分析；比较了开关切换频率、并联电容值大小对切换电压的影响；对非对称同步开关阻尼技术进行实验验证，并与仿真结果进行了对比分析。最后，针对柔性悬臂梁结构和航天用大负载高刚度结构进行了振动抑制实验，

6、实验结果表明，所制作的高压非对称半主动振动控制实验仪，不仅能够在低压下对柔性结构进行振动控制，还能够实现在高电压下对结构进行振动抑制。与传统同步开关阻尼技术相比，能提高诸如MFC等工作电压范围非对称的压电元件的使用效率。关键词：柔性结构，压电纤维复合材料，半主动，同步开关阻尼，振动控制基金资助：国家自然科学基金项目（51375228）；航空基金（20131552025）；江苏省青年基金（BK20130791）；中国博士后特别资助基金（2012M521082）；江苏高校优势学科建设工程资助项目。本课题在机

7、械结构力学及控制国家重点实验室研究完成。I基于压电纤维复合材料的柔性结构振动半主动控制研究ABSTRACTWiththewideapplicationoflargeflexiblestructuresinthespacecraft,thevibrationproblemofthemhasgotmoreandmoreattentionandresearch.Piezoelectricmacrofibercompositeshavetheadvantagesoflightweight,strongdrivi

8、ngperformanceandgreattoughness，whicharesuitableforthevibrationcontrolofspacestructures.Synchronizedswitchdampingsemi-activevibrationcontrolsystemissimple,thevibrationcontroleffectisstable,andit’seasyintegration,lightly,and