本文關(guān)鍵詞：空間柔性結(jié)構(gòu)中壓電阻尼系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及其對振動的被動控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型空間柔性結(jié)構(gòu)在軌服役時,由于在太空環(huán)境下缺少空氣阻尼,在外界激勵下會產(chǎn)生長時間的大幅振動,這一現(xiàn)象將影響航天器的正常工作和結(jié)構(gòu)安全。通過壓電阻尼系統(tǒng)來對空間柔性結(jié)構(gòu)的振動進行控制是一個較為可行的方法。壓電材料具有壓電效應(yīng),同時具有體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,在航天器的智能控制和信號檢測等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要對利用壓電阻尼系統(tǒng)進行空間柔性結(jié)構(gòu)的振動抑制開展實驗研究,將問題簡化為對單根繩索振動的被動控制這一基礎(chǔ)問題來進行探索。通過采用設(shè)計和優(yōu)化外置壓電阻尼系統(tǒng)來對單根繩索的振動行為進行被動控制,達到吸能抑振的效果。本文主要內(nèi)容如下:以大型空間柔性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動特征為參考,結(jié)合所研究的科學(xué)問題建立了“懸臂梁-柔索”剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)用以研究壓電阻尼系統(tǒng)對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的減振效果。在設(shè)計壓電阻尼系統(tǒng)的過程中考慮了壓電材料的力電耦合性能以及不同邊界條件下的壓電方程。通過實驗驗證了壓電材料的正、逆壓電效應(yīng)在振動控制中的初步應(yīng)用,實驗表明:當給懸臂梁末端施加一個自由振動激勵時,粘貼在懸臂梁上的壓電片的兩端會產(chǎn)生幾十毫伏到2伏左右的電壓。如果把電場加到壓電材料上,則材料在電場作用下會驅(qū)動懸臂梁使其產(chǎn)生長時間的受迫振動。針對典型的壓電懸臂梁阻尼系統(tǒng)進行了理論分析,利用傳遞函數(shù)法對壓電分流阻尼電路的參數(shù)進行了優(yōu)化,得到了RL串聯(lián)分流電路在傳遞函數(shù)優(yōu)化方法下的最優(yōu)電阻值和最優(yōu)電感值。并通過實驗對懸臂梁-柔索耦合系統(tǒng)進行了振動被動控制研究,驗證了理論分析的正確性和RL串聯(lián)壓電分流阻尼系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)振動控制方面的可行性和有效性。為了進一步提高減振效率,我們對壓電阻尼系統(tǒng)的合成電感進行了優(yōu)化并對耦合系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)進行了重新選取。在計算最優(yōu)電阻值和最優(yōu)電感值時,選取了耦合系統(tǒng)振動過程中的開環(huán)和閉環(huán)固有頻率。實驗表明:優(yōu)化后的壓電阻尼系統(tǒng)的減振效率高于優(yōu)化前的減振效率。最后,采用負電容壓電阻尼系統(tǒng)對耦合系統(tǒng)的振動進行了被動控制研究,并通過理論計算和數(shù)值分析對相關(guān)參數(shù)進行了優(yōu)化。實驗表明:受迫振動下負電容法的減振效率整體上要高于RL串聯(lián)壓電分流阻尼電路法。
【關(guān)鍵詞】：空間柔性結(jié)構(gòu) 壓電阻尼系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計 被動控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V414;TB535
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景12-14
• 1.2 空間柔性結(jié)構(gòu)的振動控制的研究14-15
• 1.3 壓電材料及其振動控制研究進展15-18
• 1.3.1 壓電材料15-16
• 1.3.2 利用壓電材料進行振動控制的研究16-18
• 1.4 本文的主要工作18-19
• 第2章 壓電阻尼系統(tǒng)對懸臂梁振動的被動控制研究19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 壓電阻尼系統(tǒng)的阻抗分析19-23
• 2.3 RL串聯(lián)壓電阻尼系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化23-27
• 2.4 RL串聯(lián)壓電分流阻尼電路的工作原理27-28
• 2.5 RL串聯(lián)壓電阻尼系統(tǒng)對懸臂梁振動的被動控制實驗研究28-35
• 2.5.1 受迫振動下懸臂梁的振動被動控制29-33
• 2.5.2 自由振動下懸臂梁的振動被動控制33-35
• 2.6 本章總結(jié)35-36
• 第3章 RL串聯(lián)法對剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)振動的被動控制研究36-57
• 3.1 引言36
• 3.2 剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)振動被動控制的初步研究36-45
• 3.2.1 對懸臂梁的優(yōu)化設(shè)計37-39
• 3.2.2 受迫振動下對梁和柔索的振動被動控制39-42
• 3.2.3 自由振動下對梁和柔索的振動被動控制42-45
• 3.3 RL串聯(lián)壓電阻尼系統(tǒng)合成電感的優(yōu)化45-49
• 3.3.1 受迫振動下對自由梁的振動被動控制45-47
• 3.3.2 自由振動下對自由梁的振動被動控制47-49
• 3.4 剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)振動被動控制效率的提高49-55
• 3.4.1 實驗驗證預(yù)緊力對剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)中梁的固有頻率的影響49-50
• 3.4.2 剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)固有頻率的計算50
• 3.4.3 受迫振動下對梁和柔索的振動被動控制50-52
• 3.4.4 自由振動下對梁和柔索的振動被動控制52-55
• 3.5 剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)振動被動控制的初步研究和最新研究結(jié)果對比55
• 3.6 RL串聯(lián)壓電分流阻尼系統(tǒng)的阻尼效率分析55-56
• 3.7 本章總結(jié)56-57
• 第4章 負電容法對剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)振動的被動控制研究57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 負電容壓電分流阻尼系統(tǒng)57-64
• 4.2.1 負電容壓電分流系統(tǒng)的阻尼特性57-60
• 4.2.2 負電容控制系統(tǒng)的振動阻尼方程60-62
• 4.2.3 負電容壓電分流系統(tǒng)阻尼的數(shù)值分析62-64
• 4.3 負電容阻尼系統(tǒng)振動被動控制的實驗研究64-69
• 4.3.1 負電容實驗構(gòu)造電路64-65
• 4.3.2 受迫振動下對梁和柔索的振動被動控制65-67
• 4.3.3 自由振動下對梁和柔索的振動被動控制67-69
• 4.4 負電容壓電分流阻尼系統(tǒng)的阻尼效率分析69-70
• 4.5 負電容法和RL串聯(lián)壓電阻尼系統(tǒng)的減振效果比較70-71
• 4.5.1 受迫振動下對梁和柔索的減振效果比較70-71
• 4.5.2 自由振動下對梁和柔索的減振效果比較71
• 4.6 本章總結(jié)71-73
• 結(jié)論與展望73-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 林志;劉正興;;彈性基礎(chǔ)梁振動的負電容控制[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2007年06期

2 林志,白冰,劉正興;帶有負電容電路的半主動控制系統(tǒng)[J];力學(xué)季刊;2005年02期

3 孫浩;楊智春;于哲峰;;基于極點配置參數(shù)優(yōu)化的壓電分流阻尼抑振研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年01期

  本文關(guān)鍵詞：空間柔性結(jié)構(gòu)中壓電阻尼系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及其對振動的被動控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：462912