【摘 要】
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随着科学技术的不断进步,轻质化、柔性化的智能结构在不同领域得到广泛应用,由于柔性化结构自身阻尼低、刚度小,当受到外界扰动时极易产生低频振动且振动衰减缓慢,对航空航天等高精度运行场景产生不利影响。振动会引起结构疲劳损伤,缩短使用寿命,如何解决柔性结构的振动问题引起了广大学者的高度重视。主动控制对柔性结构的低频振动有较好的控制效果,对于变化的外界扰动具有很好的灵活性和适应性,但是影响振动主动控制效果的
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随着科学技术的不断进步,轻质化、柔性化的智能结构在不同领域得到广泛应用,由于柔性化结构自身阻尼低、刚度小,当受到外界扰动时极易产生低频振动且振动衰减缓慢,对航空航天等高精度运行场景产生不利影响。振动会引起结构疲劳损伤,缩短使用寿命,如何解决柔性结构的振动问题引起了广大学者的高度重视。主动控制对柔性结构的低频振动有较好的控制效果,对于变化的外界扰动具有很好的灵活性和适应性,但是影响振动主动控制效果的因素有很多,如作动器位置、振动控制方法以及压电材料迟滞效应等。为了提高柔性结构振动主动控制效果,本文以一个柔性悬臂板为研究对象进行结构振动主动控制优化设计,研究内容如下:（1）对压电材料的性质进行分析。运用有限元法和Hamilton原理建立压电柔性板的动力学模型,通过ANSYS软件仿真验证了所建立的数学模型的正确性。（2）根据系统可控Gramian矩阵建立作动器位置优化的目标函数。运用所提的基于天牛须搜索的改进粒子群算法（BAS-PSO）对压电柔性板的作动器位置进行优化,得到了在分别布置1-9个作动器九种工况下的位置优化结果。（3）针对压电材料的迟滞非线性,基于P-I模型建立压电作动器非线性迟滞模型,利用BAS-PSO算法进行迟滞模型参数辨识,设计了基于P-I逆模型的前馈补偿器,通过信号跟踪仿真验证所设计的前馈补偿器的有效性。（4）通过MATLAB软件结合LQR最优控制算法对压电柔性板振动主动控制进行仿真,仿真结果验证了所设计的控制系统可以显著降低柔性板振动,以及在振动控制过程中通过优化作动器位置和加入前馈补偿器对压电作动器进行迟滞补偿均可以有效提高振动控制效果。
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