● 摘要
航空航天飞行器在高速飞行时，经受的振动环境复杂，除发动机产生的机械振动，还包括高速飞行时气流产生的多种分布式振动激励。在众多智能材料中，压电陶瓷片因其既能很简便地组建成传感器又能很简便地组建成作动器，而且响应频带宽、重量轻而廉价，便于大量分布于结构各个部位等优点，使得模拟分布式振动应力成为可能，为柔性结构的振动环境试验提供技术手段。本文研究带有大量分布式压电陶瓷片传感器和作动器的“压电结构”的振动控制原理。主要工作在以下几方面展开：（1）讨论二维和一维压电陶瓷片的四类压电方程，导出压电应变率和压电应变传感器的组建及相应的输出方程。接着，以梁为对象，导出了压电作动器输入电压与作用弯矩之间的关系。（2）建立了微元压电作动器对基体材料的作用方程；推导出微元压电作动器到梁上传感器的传递函数；推导出有限尺寸压电作动器到传感器的积分形式的传递函数；提出了压电模态的概念并类比推出了和压电作动片和传感片最佳选位准则；分析压电作动片产生的局部激励应变对反馈控制的影响，并采用实物补偿的方式来消除局部激励应变产生不利影响，使控制系统回归到理论。（3）讨论了模态传感器和模态作动器的组建理论；分析了基于剪裁压电片的模态传感器和模态作动器作动器的构造原理，指出这种方法的优点和推广应用的困难；提出了用多个有限尺寸压电片组建“准模态传感器”和“准模态作动器”的方法以及相关的优化准则，并基于上述成果给出了控制压电梁多阶模态的控制方法。（4）给出了基于独立模态控制的振动控制系统的原理；给出了根据规定参考谱生成时域信号的理论和算法；比较了独立模态振动控制系统与多输入多输出振动控制系统的区别和联系（5）对压电悬臂梁独立模态振动控制系统进行仿真。首先建立被控系统的仿真模型，然后详细说明仿真的步骤，最后对振动控制系统进行仿真，得到仿真过程中每一步的数据和图形，包括被控系统频率响应特性，以及测量点响应的仿真结果。关键词：压电陶瓷，独立模态控制，模态传感器，模态作动器，振动主动控制
相关内容
相关标签