压电智能结构振动主动控制及其优化研究

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压电材料和智能结构的概念在70年代末80年代初一经提出后,压电材料因其兼有自感知能力和自适应能力成开发与研究的明星材料。近年来,振动控制领域研究的重中之重就是研究压电材料柔性结构的振动控制技术。   本文首先概述了智能结构的组成及设计原理,指出研究压电材料及开发智能结构的重要意义,指出了利用压电材料对智能结构进行主动控制的工作机理,着重阐述了压电材料在梁结构的振动控制中应用及国内外研究状况和对压电悬臂梁采用的控制策略,用Hamilton原理导出压电结构梁振动的有限元公式及进行了悬臂梁振动控制公式的推导,并对其智能结构在主动振动控制应用研究的问题进行了评述。介绍了压电本构关系和有关压电悬臂梁的力学理论和控制理论,还简要介绍了ANSYS/APDL语言的应用,有限元分析软件ANSYS对压电智能结构的主动振动控制系统进行优化设计的方法,主要介绍了PID控制方法。   本文利用有限元分析软件ANSYS,成功建立了力.电耦合计算模型;对压电智能结构主动振动控制系统中传感器/作动器的位置、以及作动器厚度、长度、埋在主体梁深度、距固定短距离以及控制方法(无控制、P控制、PD控制、PID控制),进行了仿真对比分析。最后展望了今后的研究与发展方向。  
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