發(fā)布時間：2017-07-28 17:36

  本文關(guān)鍵詞：基于激光位移傳感器測量的柔性板振動控制研究

  更多相關(guān)文章： 柔性板 有限元建模 激光位移傳感器 彎扭振動檢測解耦 振動主動控制

【摘要】：像太陽能帆板、柔性機械臂和天線這類撓性結(jié)構(gòu)在空間領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,但是,固有頻率較低且低頻模態(tài)振動易被激起的特點限制了這類結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應用。尤其是像太陽能帆板這類大型柔性結(jié)構(gòu),往往由多塊柔性板通過鉸鏈連接而成,這使得它的低頻模態(tài)密集,振動時彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)相互耦合在一起,再加之太空無空氣阻力,一旦激勵振動,將持續(xù)很長時間。長時間的振動會對本體的正常運行產(chǎn)生嚴重影響,因此,對這類柔性結(jié)構(gòu)的振動進行抑制就顯得尤為重要。采用激光位移傳感器和壓電陶瓷作為傳感器和驅(qū)動器。針對柔性板低頻振動為彎曲模態(tài)振動和扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動的耦合這一特點,采用兩套激光位移傳感器進行非接觸式測量,成功實現(xiàn)了彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)在測量方面的解耦;通過彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器異位配置以及彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)控制器獨立設(shè)計,在驅(qū)動方面實現(xiàn)了彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)的解耦。考慮了壓電陶瓷對柔性板基體的影響,采用四節(jié)點矩形板單元對壓電智能柔性鉸接板結(jié)構(gòu)進行了有限元分析,通過Hamilton原理得到了柔性鉸接板的動力學方程,為柔性鉸接板的振動控制仿真奠定了基礎(chǔ)。針對柔性板的振動控制,設(shè)計了PD控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑�？刂坪湍：焖俳K端滑模控制三種算法。針對滑模控制固有的抖振現(xiàn)象,采用對符號函數(shù)進行柔化的方法使抖振得以消除的同時,保持了符號函數(shù)的部分開關(guān)特性。采用PD控制算法和模糊快速終端滑模控制算法對柔性鉸接板的前二階彎曲模態(tài)和第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)進行了振動控制仿真研究。建立了基于激光位移傳感器測量的智能柔性板振動主動控制實驗平臺。采用PD控制算法和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑�？刂扑惴▽θ嵝詰冶郯暹M行了振動主動控制實驗;采用PD控制算法和模糊快速終端滑�？刂扑惴▽θ嵝糟q接板進行了振動主動控制實驗。實驗結(jié)果表明,與PD算法相比,其它兩種算法在對柔性板的振動抑制方面具有更好的性能,尤其對于小幅值的振動;實驗結(jié)果還驗證了本文所提出的彎扭解耦方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：柔性板 有限元建模 激光位移傳感器 彎扭振動檢測解耦 振動主動控制
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V442;TB535
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題研究的背景和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.3.1 智能材料研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 振動測量與控制驅(qū)動方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學建模研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.4 控制算法研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4 本文的主要內(nèi)容20-21
• 第二章 壓電智能柔性結(jié)構(gòu)有限元建模21-35
• 2.1 壓電柔性板材料力學特性21-22
• 2.2 壓電智能柔性板有限元建模22-33
• 2.2.1 有限元板單元分析22-25
• 2.2.2 壓電板單元動力學方程25-30
• 2.2.3 激光位移傳感器傳感方程30-31
• 2.2.4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)動力學方程31-33
• 2.3 系統(tǒng)狀態(tài)空間方程33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 振動控制算法研究35-54
• 3.1 PD控制算法35-36
• 3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡滑模控制算法36-44
• 3.2.1 滑�？刂评碚摶A(chǔ)36-38
• 3.2.2 徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡38-39
• 3.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑模控制器（RBFNN-SMC）設(shè)計39-44
• 3.3 模糊快速終端滑�？刂疲‵FTSMC）算法44-53
• 3.3.1 快速終端滑模控制（FTSMC）44-45
• 3.3.2 模糊邏輯控制45-46
• 3.3.3 控制性能指標和狀態(tài)觀測器46-48
• 3.3.4 模糊快速終端滑�？刂破鳎‵FTSMC）設(shè)計48-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于激光位移傳感器測量的柔性鉸接板振動控制仿真研究54-68
• 4.1 基于激光位移傳感器測量的柔性鉸接板振動控制系統(tǒng)54-56
• 4.2 柔性鉸接板有限元模型56-57
• 4.3 柔性鉸接板振動主動控制仿真57-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 基于激光位移傳感器測量的柔性板振動控制實驗研究68-99
• 5.1 實驗系統(tǒng)硬件組成68-73
• 5.1.1 壓電智能柔性板69-70
• 5.1.2 激光位移傳感器70-72
• 5.1.3 運動控制卡和端子板72
• 5.1.4 雙通道壓電驅(qū)動放大器72-73
• 5.2 實驗系統(tǒng)軟件73-76
• 5.2.1 基于Visual C++的主程序設(shè)計73-74
• 5.2.2 軟件控制界面74-75
• 5.2.3 振動信號處理75-76
• 5.3 柔性板振動主動控制實驗76-98
• 5.3.1 柔性懸臂板振動主動控制實驗76-86
• 5.3.2 柔性鉸接板振動主動控制實驗86-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 總結(jié)與展望99-101
• 全文工作總結(jié)99-100
• 今后研究方向和展望100-101
• 參考文獻101-113
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果113-114
• 致謝114-115
• 附件115

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1 匡萃方,馮俊艷,李永懷,劉斌,周衛(wèi)東,安鑫;提高激光位移傳感器精度的新方法[J];計量技術(shù);2004年10期

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3 來新民,王以忠,張大衛(wèi),曾子平;透鏡形式對激光位移傳感器精度影響的研究[J];天津大學學報;1999年01期

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5 張東升;張賽威;姚淵;;一種對稱式激光位移傳感器[J];汽車實用技術(shù);2014年04期

6 王以忠,張大衛(wèi),來新民,黃田;線性激光位移傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];天津大學學報;1999年01期

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8 袁江;邱自學;邵建新;;集成激光位移傳感器和編碼器的曲面仿形測頭研究[J];儀器儀表學報;2010年11期

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1 羅鈞;宋信玉;;基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的激光位移傳感器誤差補償[A];中國光學學會2010年光學大會論文集[C];2010年

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1 袁康正;激光位移傳感器安裝位置標定及其應用研究[D];浙江大學;2015年

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5 丁輝;路用激光位移傳感器的研究[D];長安大學;2008年

6 李演楷;激光位移傳感器輸出特性分析及應用[D];吉林大學;2011年

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10 莫仁蕓;基于PSD的激光位移傳感器的研制[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2010年

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本文編號：585260