智能结构超谐波振动的最优化控制：.pdf

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1、第50卷第1期机械工程学报Vo1．50NO．12014年1月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJan．2014DoI：10．3901／JME．2014．01．098智能结构超谐波振动的最优化控制术刘灿昌刘露(山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049)摘要：应用最优化控制方法研究智能结构体超谐波振动的减振控制。由非线性振动定常解的稳定条件得到结构超谐波振动稳定的速度和位移反馈控制参数范围。以超谐波振动有控制和无控制自由振动峰值的比值为超谐波减振的衰减率，分别以该衰减率和能量

2、函数为目标函数，以反馈控制参数范围为约束条件，利用最优化方法计算得到衰减率和能量函数值最小的速度和位移反馈控制参数，实现智能结构体超谐波振动的控制器设计。计算发现速度反馈控制参数数值越大，衰减率越小，控制效果越好；通过选择最优的位移反馈控制参数可以使得输入能量和振动能量最小。由超谐波振动试验实测数据计算出最优化控制参数，设计非线性超谐波振动试验控制系统，进行减振控制试验研究。关键词：非线性振动；最优化控制：超谐波响应；压电；梁中图分类号：0322；O328OptimalControlforSuperha

3、rmonicVibrationofIntelligentStructuresLIUCanchangLIULU(SchoolofTransportationandVehicleEngineering，ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049)Abstract：Apiezoelectricoptimalfeedbackcontrolmethodologyisprovidedtomitigatethesuperharmonicresonanceofaflexiblei

4、ntelligentstructure．Relationshipsamongthefeedbackgainsandthecoeficientsofvibrationsystemandamplitudeofexcitationareobtainedbyusingthestableconditionsofsuperharmonicresponsefornonlinearvibrationsystem．Theregionsofthefeedbackgainareobtainedbyusingthestabil

5、ityconditionsofeigenvalueequation．Attenuationrateisusedtoevaluatetheperformanceofvibrationcontrolbytakingtheproportionofpeakamplitudeoffreevibrationforthesuspensionsystemwithandwithoutcontro1．Takingtheattenuationrateandenergyfunctionasobjectivefunctionsa

6、ndtheregionsofthefeedbackgainasconstraintconditions，thecontrolparametersofvelocityanddisplacementfeedbackgainsareworkedoutbyusingoptimalmethod．Itisfoundthatabigfeedbackgainofvelocitycanleadtoasmallattenuationrateandhasagoodperformance．Theenergyofthevibra

7、tionsystemcanbeminimumbyusingtheoptimalfeedbackgains．Thecontrollerisdesignedtocontroltheamplitudeofsuper-harmonicvibrationofintelligentstructures．Aexperimentalcontrolsystemisdesignedtocontroltheamplitudeofnonlinearharmonicvibrationandtheresearchofcontrol

8、experimentiscarriedout．Keywords：nonlinearvibration；optimalcontrol；super-harmonicvibration；piezoelectric；beam动振幅，这种大幅值的超谐波振动会影响结构的功0前言能，因而需要对超谐波振动进行控制研究L1J。农绍宁等【j研究某飞行器仪表板支架系统的谐波响应，含有立方非线性的柔性体结构，当激励力频率指出振动量级较大时，系统出现明显的非线性谐波