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带有振动抑制的压电结构动态形状主动控制 总被引:1,自引:0,他引:1
《宇航学报》2017,(2)
针对压电结构在动态形状主动控制过程中的振动抑制问题,以压电纤维复合材料作动器驱动的悬臂板为研究对象,建立了结构有限元模型,并给出了控制方程。由于不合理的作动器电压加载方式会导致结构的瞬态和残余振动,影响形状控制精度和系统稳定性;本文在静态形状控制基础上,提出电压加载时间历程的优化问题。结合有限差分法和二次规划算法对优化问题进行求解。最后,以悬臂板弯曲形状控制为例,对所提动态形状控制算法进行了校验;并与阶跃、斜坡等电压加载方式进行了对比。结果表明,利用优化后的电压加载时间历程,能够有效抑制结构的瞬态和残余振动,提高动态形状控制效果。 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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针对航天器柔性结构动态和静态变形控制的作动器布局关键问题,提出了一种综合优化配置方法.首先,基于有限元分析方法建立结构和压电作动器的模型.然后,基于可控Gramian矩阵提出了一种新的动态变形控制准则,并以形面均方根误差(RMSE)作为静态变形控制的优化准则.改进NSGA-II遗传算法的交叉和变异算子,以动/静态变形控制准则为目标,获得作动器综合优化配置Pareto最优解集.最后,提出归一化加权方法进行最优解集的综合筛选.最后,文章以一大型抛物柱面天线的支撑桁架为例,通过仿真验证了综合优化配置方法的优越性,其优化配置结果兼顾了动态变形控制和静态变形控制的性能. 相似文献
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智能天线结构模糊自适应变形控制实验研究 总被引:2,自引:1,他引:2
基于dSPACE半物理仿真系统和所研制的压电作动器,设计并构建了智能天线结构实验平台,进行了结构变形控制实验研究。实验中采用常规PID作为基本控制方法,并在此基础上设计了一种模糊自适应PID控制器,将两种方法对应的不同控制效果进行了对比。结果表明:在所给的实验条件下,基于压电材料可实现对智能天线结构变形的控制,作动器控制变形量最大可达166μm;两种控制方法均可对结构变形进行控制,模糊自适应方法的绝对位置控制精度达到±0.5μm;应用模糊自适应PID控制方法对结构进行变形控制,较之常规PID控制方法能够降低系统响应的超调量,缩短稳定时间,提高控制精度,得到更好的控制过程。 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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为满足航天应用的需要,本文对EAP材料研究情况和它们典型的压电致动器放大结构发展趋势进行了综述。首先比较了干湿EAP材料的特性,提出了应用中需要注意的一些问题;其次,以典型的压电致动器放大结构为例,分析了其优缺点,强调了一些新颖的概念。最后指出,为克服航天应用中EAP致动器力和行程的限制,需要根据实际应用从材料和放大结构两方面展开深入研究。 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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PLZT光致伸缩层合梁的非接触形状控制 总被引:1,自引:0,他引:1
以光电层合梁非接触形状控制问题为研究对象,阐述了PLZT光致伸缩驱动器的工作机理,建立了光-电-力-热耦合情况下的光电有限元模型,通过引入加强假定应变模式和假定自然应变法改善了单元的性能。在此基础上,以光致伸缩驱动器所受到的光强大小为设计变量,以光电层合梁的期望形状与控制形状的差值函数为目标函数,应用有限元法和遗传算法建立了求解基于PLZT光致伸缩驱动器层合梁非接触形状控制问题的一般方法。数值模拟的结果验证了该方法有效,表明该方法能够很好地实现光电层合梁结构的非接触形状控制。 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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振动抑制智能结构中智能材料配置和反馈增益的同时优化 总被引:3,自引:0,他引:3
针对空间挠性结构的振动抑制问题 ,提出一种对智能材料执行器 /敏感器配置 (包括位置和尺寸 )和反馈增益同时优化的新设计方法。在系统动力学模型和优化指标中 ,考虑了智能材料对被控结构的质量和刚度特性的影响 ,所得到的最优解不依赖于系统的初始状态 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