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近20年来,智能材料结构随着材料科学、计算机技术、信息理论、控制理论等的发展已成为国内外最活跃的研究课题之一,利用智能结构进行振动主动控制是其重要的研究内容。本文针对某特定的机载精密仪器进行了动力学建模,建立了压电智能结构主动隔振系统,对其进行了理论研究,并在时域和频域分别进行了试验仿真分析,结果表明:压电智能结构主动隔振系统在整个频段都具有很好的隔振效果,大大优于被动隔振系统,也优于一般的主-被动混合隔振系统。本文还将压电智能结构主动隔振的理论和控制方法应用到土木工程领域,利用一类压电材料控制器对平移-扭转耦联的框架结构进行了主动隔震,仿真结果显示:结构各层的平移和扭转均得到显著减小,表明将智能结构系统用于结构地震反应主动控制中的可能性。 本文的主要工作集中在以下几个方面: (1)从压电材料的压电方程出发,对其作动能力和传感能力进行了详细的分析,得到了压电智能结构中压电片的作动方程和传感方程,并对压电材料传感作动集成进行了探讨。 (2)对某特定的机载精密仪器进行了动力学建模,建立了压电智能结构主动隔振系统。 (3)应用最优控制理论设计控制器,对瞬时最优控制和线性二次型Gauss(LQG)闭环控制方法进行研究和对比,并导出构形空间内的瞬时最优闭环控制算法。 (4)用计算机仿真验证了智能结构主动隔振的有效性和优越性;分析了加权矩阵对控制系统的影响并探讨其选取方法;证明了在加权矩阵选取相同时,瞬时最优控制优于LQG控制。 (5)利用一类压电材料控制器对平移-扭转耦联的框架结构进行了主动隔震研究,并对其进行了仿真分析,结果显示出良好的隔震效果和应用前景。