文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
智能悬臂梁的振动控制及其优化配置
姓名:田海民
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:缑新科
20080411
摘要智能结构是指在基体结构中使用压电材料做为传感和驱动元件的新型结构,它不仅具有自感知、自适应、自诊断和自修复的优点,而且还具有集传感和驱动一体化的优越特性。它是一个由材料科学、机械工程、控制科学、计算机科学等多学科交叉而成的新兴课题。近年来,智能结构的研究己引起世界主要发达国家的极大重视。智能结构振动控制技术已被广泛应用到军事、机械、医学、民用产品上,尤其在航空航天工业中展示了广阔的应用前景。本文以压电悬臂梁振动系统为研究对象,利用压电材料的正、逆压电效应,推导了其做为传感器时对结构变形的感知能力,以及其做为致动器时对基体结构的致动能力,得到压电传感器的传感方程和压电致动器的致动方程。分析了压电片与悬臂梁之间的耦合关系,建立了智能悬臂梁的机电耦合动力学模型和基于闭环控制系统的状态方程,将解耦的动力学方程转化到状态空间,推导出输出反馈的数学模型,设计了线性最优控制器。最后通过软件对智能悬臂梁进行振动主动控制仿真试验,验证了基于线性输出反馈控制的独立模态控制法的有效性。研究了压电片位置、长度,以及压电片的厚度对柔性梁振动控制性能的影响,为智能悬臂梁的振动控制系统的设计提供了依据。基于最大形变的角度,提出了一种有效的传感器与致动器能量耗散配置方法;综合控制代价与控制效果之间的利益,提出了一种储能最小准则的优化目标函数。粒子群优化算法且恢只谌褐悄艿挠呕椒ǎ蒏和于年提出。惴ㄍüW蛹涞南嗷プ饔梅⑾指丛铀阉骺占渲械淖钣徘域。挠攀圃谟谥簧婕凹虻サ募扑恪⒁子谑迪帧⑹视梅段Ч惴骸1疚慕岷狭子群优化算法,对压电片的坐标和反馈矩阵进行了优化。最后,通过计算机数值仿真,验证了文中智能结构振动主动控制方法的有效性,同时得到了一些有意义的结论。关键词:智能结构;悬臂梁;振动控制;优化配置;粒子群优化算法硕士学位论文
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插图索引图智能控制系统示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图悬臂梁频率超越方程的图解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图悬臂梁前四阶振型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图广义坐标表示的悬臂梁的任意位移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图线性最优状态调节器结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图智能悬臂梁控制装置图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第一个压电片上的输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第二个压电片上的输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第三个压电片上的输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图第四个压电片上的输入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图谝桓鲅沟缙系氖淙搿图谌鲅沟缙系氖淙搿图谒母鲅沟缙系氖淙搿Ч爰负纬叽绲墓叵怠图街植煌计绞降谋冉稀Ⅳ智能悬臂梁的振动控制及其优化配置图智能结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图悬臂梁的弯曲变形示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图线性最优输出调节器结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图一阶模态曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图二阶模态曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图三阶模态曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图四阶模态曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图悬臂梁自由端位移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图砸唤啄L摺图啄L摺图慕啄L摺图诙鲅沟缙系氖淙搿图图哿呵八慕渍裥汀
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刷磁辄脊以叫作者签名:、匀媵作者签名:、\’沥鸟】弛日期:少湃莎月≥日日期:乡口谚年乡月乡日,兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明学位论文版权使用授权书原创性声明‘月多日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集