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智能结构振动控制是近年来国内国外备受关注的研究领域,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、较宽的工作频率范围,在结构振动控制领域得到了广泛的应用。而由压电材料构成的自感知执行器具有结构简单、响应速度快、高频适用性强、驱动和处理电路简单等特点,在结构振动控制、结构健康检测、系统辨识及MEMS加工技术等方面有着广泛的应用前景。 目前国内外对压电自感知执行器的研究主要侧重于传感信号和执行信号解耦方法的研究,常用的解耦方法是电桥电路法,本文在此基础上提出了盲源分离解耦法,并对传统数模实现自适应信号处理解耦法做了改进,通过理论分析和压电自感知执行器振动主动控制实验验证了这两种方法的可行性和优越性。 本文主要完成的工作,通过压电换能器的双向换能器理论和工作时信号特点,阐述了用盲源分离和自适应信号处理实现压电自感知执行器信号解耦的原理和方法;根据理论分析,制作了压电悬臂梁,设计了盲源分离观测信号检测电路,与NI PCI6221数据采集卡和外围信号调理电路构成盲源分离硬件系统;设计了自适应观测信号检测电路,与TMS320F2812系统和外围信号调理电路构成自适应信号处理系统;采用LabVIEW和MATLAB混合编程建立了盲源分离软件系统,采用TMS320F2812的软件开发环境CCS2.1设计了自适应信号处理软件系统,并进行了仿真实验;基于上述软硬件系统进行实验,验证了盲源分离与自适应信号解耦方法的可行性,根据解祸结果,提出了悬臂梁闭环振动控制的方法,并在此基础上对压电悬臂梁进行系统辨识,根据辨识结果设计了PID控制器:最后采用改进LMS的自适应信号滤波算法和不完全微分PID的Z传递控制算法,设计了自适应自感知执行器的实时闭环控制系统,并在悬臂梁受到瞬时扰动和持续扰动两种情况下,实现了基于DSP2812的悬臂梁振动控制。 实验结果表明:采用盲源分离技术可以有效地实现压电自感知执行器传感和执行混合信号的解耦;采用自适应信号处理同样可以实现压电自感知执行器的解耦,根据解耦获得的振动信号,能够实现压电梁的自感知振动主动控制。