文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
随机压电智能梁结构振动主动控制研究
姓名:刘伟
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:陈建军
20030101
摘要随机压电智能梁结构振动主动控制是目前结构动力设计与控制研究领域中的一个重要的崭新课题。本文针对具有随机参数压电智能粱结构开展了结构动力分析和结构振动主动控制研究。利用压电材料的压电耦合特性来实现对梁的振动主的物理参数柿棵芏群偷阅A和尺寸参数矶群秃穸为随机变量的情物理参数、尺寸参数、外加荷载和闭环控制力均为随机变量的情况下,对结构进行了动力响应分析和振动控制分析。最后,通过几个数值算例表明了文中建立的动力特性分析模型和动力响应分析模型的正确性;通过计算机数值仿真,验证了对随机智能梁结构振动主动控制的有效性。动控制,对压电梁结构开展了有限元动力特性分析和动力响应分析,推导出压电智能梁结构的动力学有限元方程;在考虑主结构材料和压电材料况下,对结构进行了基于概率的动力特性分析;在考虑主结构材料和压电材料的【关键词】随机参数压电智能梁结构动力特性分析振动主动控制动力响应分析
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型垒日期:丝篫:坦星独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明日期:究成果。尽我所戋啉除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文:学校可以公布的论文在解密后遵守此规定本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本日期:生,本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。C唬本人签名:导师签名:
第一章绪论§智能结构的提出与发展随着空间科学技术的飞速发展,空间结构系统的形状及其所承担的任务愈来愈复杂,航天空间结构中的挠性部件也变得越来越多,例如太阳能帆板、大型抛物面天线、高灵敏度射电望远镜的反射面、空间机械臂等等。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,而这些大型空间结构常常采用轻质材料来制作,且这些材料通常具有较小的的阻尼,从而加大了空间结构的柔性与形状的易变性,在太空运行中一旦受到某种激励的作用,这些刚度低、内阻小的大型空间柔性结构就会产生很大幅度的变形或大幅度长时间的振动。这不仅会直接影响航天结构的运行精度,如妨碍太阳能帆板跟踪太阳、卫星天线和望远镜的指向精度以及空间机械臂定位精度,还将使结构过早破坏。比如美国于年发射的第~颗人造地球卫星佬侨牍旌螅捎谛谛翘逋饷娴乃母拮刺煜的弹性振动,造成系统的内能耗散,最后导致卫星姿态失稳而翻滚。又如年日本发射的技术实验卫星,由于挠形太阳帆板的微小振动干扰了姿态控制系统,进行“在轨”控制。传统的结构通常是一种被动结构,一经设计、制造完成之后,其性能是不易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一些质量很大而且数量较多的传感和作动元件,这往往造成结构系统的重量增大,再加上主动控制系统往往过于庞大和复杂且可靠性低,使得传统主动控制技术在空间结构控制的实际应用中受到一定的限制。随着航天结构的发展需要,空间结构的高精度、高性能是结构设计的最终目标,空间结构的可拆装、可展开和几何物理性能可自调性是结构应具有的重要特高其工作性能和精度,对这一问题的研究大大促进了结构设计方法的改进,激发近十几年以来,随着材料、控制、微电子和计算机科学与技术的迅速发展,用新型传感材料和作动材料集成于结构之中,替代了传统的传感器和作动器在结构控制中所起的作用,逐步形成了传感元件、作动元件、控制器与主体结构集成使卫星无法正常工作。因此,为了提高空间结构的工作性能和精度,必须对结构改变的,不能适应不断发展的空间结构的要求。传统的主动控制技术虽然可以在性。如何有效地实施空间结构的在轨调节、在轨试验、在轨监测、在轨控制,提了现代结构设计思想的产生。特别是新型传感嚣和作动器的研究取得突破性进展,在结构控制设计中,不断采的~体化结构形式,促进结构设计中新技术的发展,产生了智能结构虺谱允
堕塑垦皇塑茎堕塑塑垫圭塑堡型笙圣一§智能结构中的压电材料智能结构,就是在基体中嵌入传感器和作动器,并具有对传感器感应结果有控制作用的控制装置,从丽能感知外界环境的变化及自身的实际状态,并能通过自身的感知,做出