基于Hamilton原理的压电振动主动控制理论的研究
Active Control of Vibration about Piezoelectric Material Based on Hamilton Theory
从实际应用中可以看到,压电材料是控制单元和感测单元的主要组成,并且非常适合航空航天结构的需要.因此,对压电材料的研究是开展智能结构研究的一个重要方面.对于性能、精度要求比较严格的结构,功能梯度的压电材料则是一种更加优越的结构控制材料.本文的主要工作包括三部分:首先,在Hamilton体系下,基于压电材料的基本方程,推导了压电材料的有限元动力方程.其次,在有限元动力方程的基础上,利用ANSYS中的APDL语言的二次开发功能,编写了分析功能梯度压电材料的性质变化程序,为方便地对功能梯度压电材料动力特性进行研究奠定基础.具体的实例分析给出了多阶标准的模态图形.从数值结果来看,对于不同的厚度压电功能梯度板来说,随着梯度指数的增加,一阶主频率呈现上升趋势.随着阶数的提高,当梯度指数k增加时,该阶频率增长的幅度也越来越大.最后,以Hamilton体系为基础,针对层合板的振动控制问题,采用最优控制法(LQR法)进行振动控制系统的设计.对于LQR法中核心的Q、R矩阵的选取,本文采用能量控制的原则进行选取,完成控制系统的设计.之后采用Matlab中的Simulink功能对系统进行仿真,得到控制的效果图,并与极点配置法,模态控制法进行比较.数值结果表明:本文提出的能量控制方法的效果曲线是比较优越性的,效果明显.本论文工作为实际的工程应用提供了一些参考,并引出了将来需要继续进行的研究工作.
- 作者：
- 吴宏伟
- 学位授予单位：
- 中国民航大学
- 专业名称：
- 飞行器设计
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 卿光辉
- 中图分类号：
- V214.9
- 关键词：
- 压电材料；Hamilton原理；APDL语言；振动控制
- Piezoelectric material; Hamilton theory; APDL language; vibration controlling;