本文關(guān)鍵詞：基于模糊PID控制的懸臂梁振動(dòng)控制研究

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【摘要】：隨著航天航空領(lǐng)域的快速發(fā)展,智能結(jié)構(gòu)的使用也在逐年增加,尤其在飛行器機(jī)翼的設(shè)計(jì)上,結(jié)構(gòu)朝著輕量化和智能化的方向發(fā)展。智能結(jié)構(gòu)由于自身阻尼較小,當(dāng)受到外界的干擾時(shí),容易產(chǎn)生共振,嚴(yán)重影響飛行的安全。本文針對(duì)智能結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究。本文以懸臂梁作為研究模型,以壓電材料作為梁的傳感器和致動(dòng)器。首先,建立了懸臂梁的模型,通過(guò)有限元建模的方法分析了懸臂梁固有頻率和模態(tài)振型,依據(jù)分析所得的數(shù)據(jù),建立研究模型的數(shù)學(xué)函數(shù)。針對(duì)懸臂梁振動(dòng)的規(guī)律和特性,分別學(xué)習(xí)了PID控制和模糊控制的基本理論,在這兩種控制方法的基礎(chǔ)之上,結(jié)合了PID控制器和模糊控制器兩者的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了模糊PID控制器來(lái)抑制懸臂梁的振動(dòng)。并對(duì)此控制方法在MATLAB軟件環(huán)境下進(jìn)行了數(shù)值仿真,驗(yàn)證了控制器的可行性。其次,在數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上,搭建了基于Lab VIEW的懸臂梁振動(dòng)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、激振器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡等硬件設(shè)備構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、轉(zhuǎn)換以及處理等功能,并通過(guò)模糊PID控制器抑制懸臂梁的振動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:模糊PID控制器能夠有效的抑制懸臂梁的振動(dòng),與PID控制器和模糊控制器相比,模糊PID控制器響應(yīng)速度快,抑制振動(dòng)效果好。
【關(guān)鍵詞】：懸臂梁 有限元建模 模糊PID控制器 Lab VIEW軟件平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V224;TB535
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 智能結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3 智能控制的發(fā)展13-14
• 1.4 振動(dòng)控制的方法14-16
• 1.4.1 常用控制方法14-15
• 1.4.2 智能控制方法15-16
• 1.4.3 PID控制16
• 1.5 本文的工作安排16-18
• 第2章 壓電材料和梁的振動(dòng)特性18-29
• 2.1 壓電材料18-19
• 2.1.1 壓電材料的發(fā)展18
• 2.1.2 壓電材料的性質(zhì)18-19
• 2.2 懸臂梁實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>19-24
• 2.2.1 懸臂梁的建模19-22
• 2.2.2 壓電片粘貼位置22-24
• 2.2.3 懸臂梁振動(dòng)系統(tǒng)的組成24
• 2.3 實(shí)物實(shí)驗(yàn)硬件組成24-28
• 2.3.1 激振模塊25-26
• 2.3.2 采集執(zhí)行模塊26-27
• 2.3.3 數(shù)據(jù)處理模塊27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 PID控制和模糊控制29-36
• 3.1 系統(tǒng)的無(wú)控響應(yīng)29-30
• 3.2 PID控制30-31
• 3.2.1 PID控制原理30
• 3.2.2 PID控制的仿真30-31
• 3.3 模糊控制31-35
• 3.3.1 模糊控制的基本理論31-33
• 3.3.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)33-34
• 3.3.3 模糊控制的仿真34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 控制器的設(shè)計(jì)與仿真36-47
• 4.1 PID控制器和模糊控制器的結(jié)合36
• 4.2 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真36-45
• 4.2.1 控制器的設(shè)計(jì)36-44
• 4.2.2 模糊PID控制的仿真44-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第5章 懸臂梁振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究47-56
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述47-48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)的組成48-50
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)控制部分概述48
• 5.2.2 信號(hào)的傳輸與轉(zhuǎn)換48-49
• 5.2.3 控制器49-50
• 5.3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究50-55
• 5.3.1 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程50-53
• 5.3.2 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：707321