基于壓電智能結(jié)構(gòu)的機敏約束阻尼薄板振動主動控制.pdf

1、為實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，汽車車身輕量化成為解決這一問題的重要手段之一。車身的輕量化往往會導(dǎo)致低頻振動的惡化的問題，而傳統(tǒng)的NVH抑制技術(shù)受其自身特征限制已經(jīng)不能很好的解決這一問題。為了滿足人們要求越來越高的乘坐舒適性性能，振動主動控制技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題提供了新思路。將被動約束阻尼技術(shù)和主動控制技術(shù)雙重優(yōu)點結(jié)合起來的機敏約束層阻尼技術(shù)(Smart Constrained Layer Damping，SCLD），可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保

2、持較高的阻尼特性，對低頻振動擁有良好的抑制效果，成為廣大學(xué)者們研究的熱點。
　　本研究以局部覆蓋SCLD對邊固支薄板為研究對象，引入壓電陶瓷（PZT）片作為傳感器，進行振動主動控制的若干研究。首先，采用GHM模型表征粘彈性材料的阻尼特性，利用壓電方程描述壓電材料的作動和傳感特性，結(jié)合有限元法建立擁有自感知能力的 SCLD層合結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型，并通過模態(tài)實驗對數(shù)學(xué)模型進行正確性驗證。其次，以可觀性 Gramian為基礎(chǔ)，并考慮剩余模態(tài)

3、的影響，構(gòu)造主控模態(tài)可觀性優(yōu)化準(zhǔn)則函數(shù)，利用遺傳算法對壓電傳感的位置進行優(yōu)化配置；以確定了的壓電傳感為基礎(chǔ)，利用系統(tǒng)的H2范數(shù)構(gòu)造考慮剩余模態(tài)影響的作動器位置優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并應(yīng)用遍歷法確定作動器布置位置。應(yīng)用內(nèi)平衡降階和狀態(tài)空間復(fù)模態(tài)截斷聯(lián)合的方法對結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型進行降階處理，以方便后面控制器設(shè)計；并通過模態(tài)實驗驗證位置優(yōu)化配置后局部覆蓋 SCLD的層合板理論模型的正確性，并對阻尼進行適當(dāng)修正處理。然后，針對壓電傳感器的特點，選用模態(tài)控

4、制與最優(yōu)控制結(jié)合的控制策略，完成線性二次最優(yōu)獨立模態(tài)控制器的設(shè)計；并設(shè)計狀態(tài)觀測器以滿足控制器對狀態(tài)反饋的需要。最后，基于仿真軟件和硬件在環(huán)實驗平臺，對局部覆蓋SCLD結(jié)構(gòu)進行振動主動控制仿真與實驗的相關(guān)研究。結(jié)果表明：所建立的動力學(xué)模型可以準(zhǔn)確的表達其集傳感、被動控制與主動控制于一體的智能特性；位置優(yōu)化后的PZT傳感器/作動器，可以達到以較少數(shù)量的傳感器和作動器實現(xiàn)對控制頻率范圍內(nèi)的模態(tài)擁有良好的可觀/可控性的目的，且可以避免不當(dāng)位置