壓電智能柔板振動響應自適應控制研究及振形可視化技術.pdf

1、智能結構代表著21世紀材料與結構發(fā)展的一個新方向，特別在振動主動控制中具有非常誘人的前景，目前已成為振動工程界的研究熱點。主動減振智能結構是智能材料結構研究的重要內容之一，它利用埋入結構中的傳感器監(jiān)測結構的振動水平，根據一定的控制規(guī)律去實時控制埋入結構中的驅動器以改變結構的振動狀態(tài)，達到自適應抑制結構振動響應的目的。從而提高了結構的性能和安全性，延長了其使用壽命。這一研究不僅在航空航天領域，而且在國防和民用的其它眾多領域也有著極其重要的

2、意義和廣闊的應用前景。 壓電元件具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、響應頻帶寬的優(yōu)點，在智能結構中既可用作傳感器也可用作驅動器，從而實現了傳感元件與驅動元件的統(tǒng)一。本文以航天柔性結構如太陽能帆板為理想應用目標，基于壓電元件構建主動減振智能結構對象和綜合測控系統(tǒng)，將控制理論與技術、自適應信號處理方法、計算機測控技術、結構振動理論和壓電材料學結合起來，對基于自適應控制策略的智能結構振動主動控制技術進行了理論方法、實現技術和實驗驗證研究。全文可

3、以概括為機敏材料特性與分析、基于結構振動主動控制的自適應濾波控制策略、實驗平臺構建與實現技術開發(fā)、實驗分析與驗證，以及振形感知與重建可視化五個部分，所做的主要工作和貢獻如下： (1)模擬航天器太陽能帆板結構，以一個柔性懸臂板結構作為受控對象，結合自適應控制系統(tǒng)開發(fā)，形成了一套智能結構自適應抑振實驗系統(tǒng)；(2)分析了壓電元件的基本原理和性能；(3)運用有限元模態(tài)分析方法對受控系統(tǒng)進行振動特性分析，以此作為智能結構系統(tǒng)的傳感/驅動網

4、絡配置指導準則；(4)推導并探討了結構振動主動控制的基本原理與策略；(5)深入研究了實現結構振動主動控制的自適應濾波控制理論及其自適應算法。明確提出了這一方法的技術優(yōu)勢在于其控制修正速率高、對非平穩(wěn)響應適應能力強并能夠較快地跟蹤結構參數及外擾響應的變化。(6)研究了受控結構的自適應建模方法，引入了采用最小均方算法的模型通道在軌辨識策略。(7)開發(fā)了基于DSP測控核心和Visual C++軟件平臺的壓電智能結構振動響應自適應控制系統(tǒng)。(8