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针对采用压电元件构成的大柔性智能结构基频较低、压电传感器漏电流效应明显而不能忽略等问题,对考虑压电传感器漏电流效应的结构建模方法进行了研究。推导了考虑压电传感器漏电效应的数学模型,根据等效电路,在传递函数中添加了一阶环节建立漏电流模型。搭建了压电型大柔性智能结构试验系统,用扫频测量技术获得了智能结构的幅频响应,用非线性最小二乘拟合的参数辨识方法计算了模型参数。通过分析试验数据,对比考虑和不考虑压电传感器漏电效应的智能结构模型的拟合结果,发现考虑压电传感器漏电效应的智能结构数学模型与实验结果吻合,尤其是在低频区域,验证了提出的智能结构数学模型的准确性。 相似文献
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压电层合板壳的数值分析与控制仿真 总被引:4,自引:0,他引:4
从虚功方程出发,推导出具有压电传感器和驱动器的层合板壳的机电耦合动力方程,建立了新的压电固体单元以模拟压电层合结构的力学特性和振动控制。通过引入EAS模式,代替通常采用的增加非协调函数的办法克服模拟薄板时所遇到的过高剪切应变能的缺陷,从而明显减少了内部变量的个数,提高了计算效率;进而在厚度方向上增加一个线性分布的横向应变,克服了用于壳体结构的分析时所遇到的厚度自锁问题;提出了一个新的电势插值函数,大大减少了电自由度的个数,显著降低了数据读取、存储和凝聚电自由度的计算花费。数值算例表明,推导的单元适用于薄壳结构的数值分析,并具有很好的对歪斜网格的适应性。 相似文献
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针对航天器上太阳帆板这种悬臂外伸薄板结构的挠性附件 ,存在环境扰动下所引起的振动 ,本文采用压电智能结构作为执行器对悬臂板进行主动振动控制。基于板系统的特征建模 ,并结合自适应控制对挠性板的主动控制进行了研究。通过仿真研究结果与应变律反馈控制比较 ,表明该方法的有效性 相似文献
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挠性板振动抑制的敏感器与驱动器优化配置 总被引:4,自引:0,他引:4
本文针对挠性板结构的主动振动控制问题,推导了悬臂板系统压电控制方程,利用方程的输入输出矩阵和板系统的固有特性(包括固有频率和结构阻尼比),给出一种压电敏感器/驱动器同位配置的优化方法。该方法根据每个敏感器/驱动器对相应模态的能观度/能控度的贡献大小,对板系统的每个驱动器输入到敏感器输出相应模态的范薮 进行适当加权后,得到模态范数矩阵,并由此利用2-范数和无穷-范数引出敏感器/驱动器可选位置的优化配置指标。 相似文献
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针对航天器上太阳帆板这种悬臂外伸薄板结构的挠性附件 ,在存在建模参数不确定及外部扰动条件下所引起的振动 ,本文采用压电致动片作为执行器 ,将变结构控制应用于板的主动振动控制。通过仿真研究结果与应变律反馈控制比较 ,可知变结构控制具有较强的鲁棒性 ,同时控制器结构简单 ,易于实现 相似文献
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应用压电材料实现大型柔性空间结构的振动控制引起了广泛关注。针对上下表面粘贴压电层的复合层梁结构,采用高阶位移场模型,利用线性热压电本构关系和Hamilton原理导出了层梁结构的高阶有限元模型。电势和温度沿厚度方向的分布均采用线性模型。采用常增益速度负反馈控制、Lyapunov反馈控制和基于独立模态的线性二次型调节器(LQR)设计主动控制器,实现了层梁结构脉冲激励和热载荷作用下的振动主动控制。仿真结果表明,LQR方法更能有效的实现结构振动控制,其振动衰减时间较短,作动器峰值电压更低,但不能消除热载荷引起的结构静变形。 相似文献
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功能梯度压电材料层状结构中的SH波 总被引:1,自引:0,他引:1
基于线性压电弹性理论,利用传递矩阵法,分析了功能梯度压电材料层状结构中的SH波传播特性,研究了压电梯度覆盖层中初始应力对SH波传播的影响。压电覆盖层的材料性能如弹性、压电、介电系数和密度沿厚度方向呈梯度变化。数值分析结果表明,适当的材料梯度分布,可使SH波倾向于沿覆盖层表面传播,由此能够获得更好的机电耦合性能;同时,初始应力使得波传播的相速度减小,但增大了机电耦合系数。文中的分析方法和结论,对固体火箭发动机超声探伤及其压电类传感器的研制和选择有一定的参考意义。 相似文献
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Decentralized vibration control of a multi-link flexible robotic manipulator using smart piezoelectric transducers 总被引:1,自引:0,他引:1
The work in this paper is aimed to investigate the use of a decentralized control system for suppressing vibration of a multi-link flexible robotic manipulator using embedded smart piezoelectric transducers. To achieve this, a non-linear dynamic model of a flexible robotic manipulator with smart piezoelectric actuators/sensors, is developed based on the co-rotational finite element method. The method incorporates multiple co-ordinate (co-rotational) systems which rotate and translate with each element, so that the geometric non-linearity present in rotating manipulator system can be dealt with efficiently. The placement of piezoelectric actuators and sensors over the flexible links are considered for the application of decentralized control system. A numerical study shows that the developed co-rotational finite element method can be utilized to investigate the piezoelectric actuator/sensor placement and vibration control performances for a multi-link flexible manipulator undertaking complicated motion. 相似文献
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空间智能桁架作动器/传感器位置优化中的遗传算法应用 总被引:1,自引:0,他引:1
研究了空间智能桁架振动控制中的作动器/传感器位置优化问题。在对作动器/传感器进行动力学建模的基础上,推导出整个空间桁架机电耦合作动方程和传感方程。基于作动效率和观测效率,提出了不依赖于控制方法的位置优化准则,采用遗传算法对作动器/传感器位置进行了优化。最后针对空间智能桁架进行了位置优化仿真和模糊振动控制仿真,仿真结果验证了遗传算法优化此类问题的优越性、可信性。 相似文献
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智能结构有限元模型的建立及静态形状控制 总被引:9,自引:1,他引:9
本文建立了含有分布压电传感元件和执行元件的板结构的有限元模型,提出了一种新的具有电自由度板弯曲单元,用于分析含有分布传感元件和执行元件的板结构。以此为基础,提出了智能结构静态形状控制的一般方法,即被动控制方法和主动控制方法。最后,提供了两个数值示例,说明本文提出的方法的应用。 相似文献
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研究采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性悬臂梁的振动控制问题,其中敏感器由压电聚乙二烯氟化物薄膜(PVDF)制成,致动器由压电陶瓷(PZT)或PVDF制成。本文首先建立系统的模型,设计了一种线性反馈控制方案,并应用无穷维空间的LaSalle不变原理,证明了相应闭环系统的渐近稳定性。 相似文献
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智能结构及其在振动主动控制中的应用 总被引:7,自引:0,他引:7
针对航天挠性结构的振动控制 ,介绍了智能结构的提出、概念、诞生原因以及作为智能结构中的传感和驱动元件的各种智能材料的特点 ,着重阐述了梁、板和壳结构的振动控制中应用的压电材料的国内外研究状况和采用的控制策略 ,并对智能结构在主动振动控制应用研究的问题进行了评述 ,如传感器 /驱动器的优化配置问题及准则 ,柔性结构的控制溢出问题及抑制方法。最后针对航天器的结构振动控制 ,展望了今后的研究与发展方向 相似文献
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研究采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性悬臂梁的可镇定性问题,给出两种敏感器和致动器分布函数的表达式,并验证它们满足系统可镇定的条件。证明了在其中之一的一种分布函数下,闭环系统是指数稳定的。 相似文献
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考虑平整性要求的板壳自适应结构静变形控制 总被引:5,自引:0,他引:5
基于四节点压电复合材料层合板单元和相应有限分析方法,利用结构位移对电压的灵敏度,对以压电材料为作动器的板壳自适应结构,进行了考虑平整性要求的静力变形控制。根据控制目标和约束限制,由数学规划问题确定结构承载时作动器所需的控制电压,最后以数值算例给出了仿真结果,以验证所提出方法的有效性。 相似文献