压电智能复合材料层合板形状与振动控制的数值仿真研究
| 文献类型 | 学位 |
| 作者 | 方有亮[1] |
| 机构 | 北京航空航天大学 ↓ |
| 授予学位 | 博士 |
| 年度 | 1999 |
| 学位授予单位 | 北京航空航天大学 |
| 语言 | 中文 |
| 关键词 | 智能结构;压电材料;振动主动控制;形状控制 |
| 摘要 | 采用数值模拟方法,研究了配置压电作动器复合层板的形状控制问题和配置压电自感作动器复合层板的振动主动控制问题.结合压电材料的力学、电学特性和复合层板的力学特性,分别采用按模态展开的方法、有限元方法分析了压电层板结构及其振动主动控制.讨论了作动器的定位问题.文中主要内容包括:(1)针对压电片粘贴于板表面或镶嵌于板内部的复合层板,基于kirchoff假设,使用板单元,建立了受压电片控制的复合材料层合板有限元分析方法.将文中有限元结果与实验数据进行了比较.然后,采用从作用电压到形状控制点的控制矩阵,使用最优化方法得到控制形状所需的作用电压.得到了无约束优化、有约束优化和考虑能耗时优化的三种情形的优化结果.(2)对于四边简支的自感薄板结构的压电弹性模型,将板的横位移按模态展开,给出了以广义模态坐标为状态变量的状态方程和以传感电流为输出的观测方程.在此基础上,对系统进行了H<,∞>控制.文中对配有压电薄膜的自感薄板结构做了数值仿真,将H<,∞>控制结果与LQG控制做了比较,绘制出了干扰与广义模态速度之间传递函数的H<,2>范数图,同时给出了速度、位移响应图和所需作用电压图.仿真结果表明该文控制的方法是有效的,结果还说明H<,∞>控制在不增加控制能量的前提下,控制效果更加明显.(3)对含有压电片的复合层板采用一阶剪应变理论,在Hamilton原理基础上,建立了自感层板结构有限元分析方法.为避免自由度数太大,采用按结构模态展开的方法,给出了以模态坐标为变量的状态方程和以电流为输出的观测方程.对系统设计了LQG、H<,∞>控制器.在此基础上,考虑振动系统的外激励干扰衰减LQG、H<,∞>控制问题.同时给出速度、位移响应图,所需作用电压图.结果表明H<,∞>控制在不增加控制能量的前提下,控制效果更明显.(4)研究了自感作动器的定位.文中讨论了以电流为输出的输出反馈控制问题,采用Levine和Athans提出的性能指标,最大化可控性、可观测性能指标,分别优化得到自感作动器的位置.通过数值仿真说明了所取性能指标的不同对定位的影响.文中也说明了作动器定位对控制效果的影响是相当重要的. |
影响因子：
dc:title:压电智能复合材料层合板形状与振动控制的数值仿真研究
dc:creator:方有亮
dc:date: publishDate:1753-01-01
dc:type:学位
dc:format: Media：北京航空航天大学
dc:identifier: LnterrelatedLiterature：北京航空航天大学.1999.
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dc: identifier:ISBN:
