機敏板結(jié)構(gòu)作動器位置優(yōu)化及其振動主動控制.pdf

1、矩形薄板作為汽車車身等許多復雜結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，對其進行振動控制研究，能為復雜結(jié)構(gòu)的振動控制研究打下基礎(chǔ)，提供思路，具有重要的意義。采用常規(guī)的NVH控制手段往往受到被動阻尼技術(shù)缺點的限制而達不到理想的減振效果。這樣的背景下，借鑒機敏約束層阻尼(Smart Constrained Layer Damping, SCLD)結(jié)構(gòu)在振動主動控制方面的優(yōu)良性能，深入探討 SCLD結(jié)構(gòu)作動器在薄板結(jié)構(gòu)振動控制中的潛力，為后續(xù)復雜結(jié)構(gòu)的振動控制研究開辟

2、新路徑。
　　以SCLD板結(jié)構(gòu)為研究對象，考慮SCLD結(jié)構(gòu)各層間的耦合運動及位移協(xié)調(diào)關(guān)系，以及壓電材料的機電耦合效應，利用ADF模型表征粘彈性材料隨溫頻變化的力學特征，結(jié)合有限元思想，基于Hamilton原理建立其動力學方程。通過算例及模態(tài)實驗研究表明：所建立的模型能較準確的反映SCLD板結(jié)構(gòu)的動力學特性。
　　通過分析單層薄板的模態(tài)振型，確定兩個響應傳感器的位置?；陧憫鎯?yōu)化算法，以阻尼比為優(yōu)化因子，在綜合分析兩個響應傳

3、感器幅頻響應曲線的基礎(chǔ)上，提出SCLD結(jié)構(gòu)作動器位置優(yōu)化目標函數(shù)，并以此對SCLD結(jié)構(gòu)作動器位置進行優(yōu)化。最終確定三組SCLD結(jié)構(gòu)的作動器布置位置。為分析覆蓋SCLD結(jié)構(gòu)對研究對象模型參數(shù)的影響，計算了覆蓋 SCLD結(jié)構(gòu)前后研究對象的模態(tài)參數(shù)，并實驗驗證。結(jié)果表明：利用該優(yōu)化方法確定的SCLD結(jié)構(gòu)位置，對研究對象模態(tài)參數(shù)影響不大，但阻尼比卻大大增加，達到了位置優(yōu)化的目的。為更進一步驗證位置優(yōu)化的正確性，以第1、4階模態(tài)振動為例，在阻尼比

4、達到最大值處、第二大值處、第三大值處分別覆蓋單片SCLD結(jié)構(gòu)，從而得到三種不同的SCLD三層板結(jié)構(gòu)，在模態(tài)固有頻率正弦激勵下，對這三種結(jié)構(gòu)的響應進行分析對比。結(jié)果表明，模態(tài)阻尼比越大，對該階模態(tài)的振動衰減越好，其規(guī)律與本章理論一致，在一定程度上驗證了本章位置優(yōu)化思路的正確性與可行性。
　　基于SCLD結(jié)構(gòu)作動器位置優(yōu)化結(jié)果，利用混合靈敏度設計方法，設計基于H∞的兩輸入三輸出魯棒控制器。對 SCLD板結(jié)構(gòu)的振動進行了主動控制仿真分析