本文選題：加筋板 + 振動(dòng)主動(dòng)控制�。� 參考：《安徽理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：加筋板結(jié)構(gòu)既能提高結(jié)構(gòu)的可靠性、耐用性和經(jīng)濟(jì)性,又能減輕結(jié)構(gòu)重量,由其組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、船舶、汽車和建筑等眾多領(lǐng)域。因此設(shè)計(jì)有效控制方法對(duì)加筋板的振動(dòng)進(jìn)行控制,是研究的熱點(diǎn)問題。加筋板上筋條的不對(duì)稱等因素會(huì)引起系統(tǒng)非線性增強(qiáng),控制過程中要考慮非線性因素。另外,在控制過程中,控制動(dòng)作往往存在著不同程度的時(shí)間滯后,導(dǎo)致控制效果不佳,為了改善時(shí)滯系統(tǒng)的控制效果,需要對(duì)其控制進(jìn)行時(shí)滯補(bǔ)償。本文以壓電智能加筋板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,利用壓電陶瓷做傳感器和驅(qū)動(dòng)器,對(duì)加筋板進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)識(shí)別、振動(dòng)主動(dòng)控制及時(shí)滯補(bǔ)償?shù)睦碚摵蛯?shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下：第二章闡述了壓電元件工作原理和壓電方程基本理論,并根據(jù)上述基本理論建立了加筋板機(jī)電耦合力學(xué)方程和狀態(tài)空間方程。使用ANSYS軟件對(duì)加筋板三維模型進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了其前二階模態(tài)頻率。運(yùn)用北京波普實(shí)驗(yàn)振動(dòng)平臺(tái),通過掃頻激勵(lì)法對(duì)加筋板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。通過理論與實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)加筋板進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,為下文MCS控制仿真和實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。第三章簡(jiǎn)述了最小控制合成算法(MCS算法)的基本原理,并推導(dǎo)了算法的各個(gè)參數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)第二章中模態(tài)識(shí)別參數(shù),運(yùn)用Matlab-Simulink軟件編寫了相應(yīng)的MCS算法程序,進(jìn)行振動(dòng)控制仿真研究。第四章首先對(duì)時(shí)滯進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,并分析了時(shí)滯的產(chǎn)生原因和對(duì)系統(tǒng)的影響,然后簡(jiǎn)述smith預(yù)估器時(shí)滯補(bǔ)償?shù)幕驹?并根據(jù)其時(shí)滯補(bǔ)償?shù)脑順?gòu)建時(shí)滯補(bǔ)償因子添加到標(biāo)準(zhǔn)的MCS算法中,形成新的具有時(shí)滯補(bǔ)償功能MCS算法,并對(duì)算法進(jìn)行穩(wěn)定性證明。最后,通過Matlab-Simulink軟件對(duì)新的算法進(jìn)行仿真,結(jié)果表明添加時(shí)滯補(bǔ)償?shù)腗CS算法對(duì)時(shí)滯振動(dòng)具有較好振動(dòng)控制效果。第五章通過Smith預(yù)估器的弱魯棒性和時(shí)滯補(bǔ)償算法的缺陷的分析,提出用自適應(yīng)Smith預(yù)估器添加到MCS算法中,結(jié)合李雅普諾夫第二法設(shè)計(jì)自適應(yīng)因子,構(gòu)建時(shí)滯補(bǔ)償?shù)腗CS算法。利用Lissajou圖形法測(cè)量了控制系統(tǒng)的時(shí)滯,編寫MCS算法的LabVIEW程序,通過CRIO實(shí)時(shí)控制平臺(tái)進(jìn)行加筋板振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自適應(yīng)時(shí)滯補(bǔ)償MCS算法有效地減輕時(shí)滯測(cè)量誤差對(duì)控制的影響。
[Abstract]:Stiffened plate structure can not only improve the reliability, durability and economy of the structure, but also reduce the weight of the structure. The complex structure made up of it has been widely used in many fields such as aerospace, machinery, ship, automobile and architecture. Therefore, the design of effective control method to control the vibration of stiffened plates is a hot issue. The nonlinearity of the system will be enhanced by the asymmetry of the stiffened plate, and the nonlinear factors should be taken into account in the control process. In addition, in the control process, the control action often has different degrees of time delay, which leads to poor control effect. In order to improve the control effect of time-delay system, it is necessary to compensate the control time delay. In this paper, the piezoelectric intelligent stiffened plate structure is taken as the research object. The vibration modal identification, active vibration control and time-delay compensation of the stiffened plate are studied theoretically and experimentally by using piezoelectric ceramics as sensors and actuators. The main contents are as follows: in the second chapter, the working principle of piezoelectric elements and the basic theory of piezoelectric equations are described, and the mechanical equations and state space equations of electromechanical coupling of stiffened plates are established. The modal analysis of the 3D model of stiffened plate is carried out with ANSYS software, and the first second order modal frequency is obtained. In this paper, the experimental modal analysis of stiffened plate is carried out by using the vibration platform of Beijing pop experiment and the method of sweeping frequency excitation. The modal parameters of stiffened plate are identified by theoretical and experimental methods to prepare for the simulation and experiment of MCS control below. In chapter 3, the basic principle of minimum control synthesis algorithm (MCS) is introduced, and the mathematical expressions of each parameter of the algorithm are derived. According to the modal identification parameters in the second chapter, the corresponding MCS algorithm program is compiled by using Matlab-Simulink software, and the vibration control simulation is carried out. In chapter 4, we introduce the time delay, analyze the cause of the delay and its influence on the system, and then introduce the basic principle of the delay compensation of the smith predictor. According to the principle of time-delay compensation, the time-delay compensation factor is added to the standard MCS algorithm to form a new MCS algorithm with time-delay compensation function, and the stability of the algorithm is proved. Finally, the new algorithm is simulated by Matlab-Simulink software. The results show that the MCS algorithm with time-delay compensation has better control effect on time-delay vibration. In chapter 5, by analyzing the weak robustness of Smith predictor and the defect of time-delay compensation algorithm, an adaptive Smith predictor is proposed to add to the MCS algorithm and to design the adaptive factor combined with Lyapunov's second method to construct the time-delay compensation MCS algorithm. The time-delay of the control system is measured by Lissajou graphic method. The LabVIEW program of MCS algorithm is written, and the active control experiment of stiffened plate vibration is carried out through the CRIO real-time control platform. Experimental results show that the adaptive time-delay compensation MCS algorithm can effectively reduce the effect of time-delay measurement error on the control.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273

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本文編號(hào)：1987755