文档介绍：洒浮大嘻申请学位级别;—且±振动主动控制技术的研究智能悬臂梁压电片布置与——堑蒸笪直立直酉鏖堕硕士学位论文一型筮虹盐副熬援逦盘盍堂扭电工捏堂筮—一专业名称:一扭拭遮让厘翌迨逦瀣盍堂§釜垒旦趔飞论文评阅人:割§婪烨年中国南京分类号:丝篠玉俞洁指导教师:论文提交日期:蒹稚旦论文答辩期:堂生学位授予单位和日期:答辩委员会主席;学号:密级::
摘要压电材料作为一种新型的智能材料,以其良好的机电耦合特性,在结构主动振动控制领域得到了广泛应用。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,分析了压电片和悬臂梁之间的相互耦合关系,建立了压电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,并研究了反馈控制增益、压电片位置及压电片长度对柔性梁振动控制性能的影响,获得了反馈控制增益、压电片位置、压电片长度与振动能量、控制能量的关系曲线,为压电智能悬臂梁的振动控制系统的设计提供了依据。在此基础上,本文进一步研究了同位布置多对压电传感/致动元件的悬臂梁关于压电传感/致动单元对的布置、长度和控制增益的优化设计模型,并利用惴ǘ匝沟缙奈恢谩⒊叽绾涂刂圃鲆娼行了优化计算。最后,搭建了压电悬臂梁结构主动振动控制的实验平台,对理论分析结果进行了验证。关键词:智能悬臂梁;压电传感器;压电致动器;主动振动控制
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:盒兰整盒弘。‘年拢琭日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,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。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实,本人负全部责任。月目学位论文使用授权说明河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊馀贪电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布ǹ授权河海大学研究生院办理。论文作者┟:
第一章绪论智能结构的产生背景会持续很长时间。这不仅会直接影响航天结构的运行精度,还会过早的引起材料用新型传感材料和致动材料集成于结构中,替代传统的传感器和致动器在结构控这种崭新的现代结构概念。近年来,科学技术的发展略乱欤娇蘸教旒际跻驳玫搅朔伤俜⒄埂4由世纪五十年代,第一颗人造卫星的成功发射,拉开了人类探索宇宙的序幕,到现在神五、神六载人航空的成功升空、返回,五十多年来,随着航空航天技术不断取得飞跃性进展,空间活动的规模日益扩大,空间科学使命对空间结构的要求也越来越严格。大量的航天空间结构,如大型模块化的宇宙空间站,太阳能帆板,卫星天线,高精度光学系统及其支承体结构,空间机器臂等,这些结构需要在相当长的运行时间内,保证很高的运行精度。但是为了降低发射成本,这些大型空间结构常常采用轻质材料来制作,刚度低,内阻小;由于太空环境无外阻,在太空中运行时,一旦受到某种激励力的作用,如不采取措施对其振动进行抑制,其大幅度的振动疲劳而降低结构的使用寿命。例如,年美国发射的陆地卫星一鄄庖切2分,由于受到太阳能帆板驱动系统的干扰而振动,大大降低了传送图像的质量;又如美国的“探索者盼佬恰保捎谔煜叩恼穸龅贾挛佬堑姆!>凸诙裕随着卫星的大型化,振动问题也日益突出,如东三通讯卫星,因为太阳能帆板的振动也产生过严重的问题。在这种情况下,就要求我们设计出一种新型的材料结构,使之能在结构振动时,自发的增加结构的阻尼或刚度,使振动能够很快的衰减下来,因此柔性结构的振动控制研究具有重要的理论意义和工程实用价值。传统的结构是一种被动结构,一经设计、制造完成后,其性能是不容易改变的,不能适应不断发展的空间结构的要求。主动控制技术虽然可以在一定程度上改善结构的适应能力和工作性能,但需要在原结构上附加~些传感器和致动器,增加了结构系统的重量,再加上主动控制系统往往过于庞大和复杂,可靠性低,因此使得传统主动控制技术在空间结构振动控制的实际应用中受到一定限制。近十几年以来,随着材料科学、控制、微电子和计算机技术的迅速发展,特别是新型传感器和致动器的研究取得了突破性进展,在结构控制设计中,不断采制中所起的作用,逐步形成了传感器、致动器、控制器与主体结构集成的一体化结构形式,促进结构设计中新技术的发展,产生了智能结构/河海大学硕士学位论文
。智能材料是近年来迅速发展的一类新型复合材料,它是将传感器、信息处理器和驱动器等复合于基体材料之中,使之既能承载又具有对环境的“自适应”功能的人工智能型新材料。