柔性结构的实验建模与主动控制

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该文以此为背景,以加快柔性结构的振动衰减为目的,着重研究了柔性结构振动主动控制的若干重要问题:离散型压电式传感器与作动器在二维柔性板上的配置问题;如何建立本质上是无穷维的分布参数系统的适合控制律设计的数学描述问题;柔性结构振动控制中控制溢出和观测溢出的防治问题,等.该文构建了二维柔性板的物理实验系统,目的是以柔性结构为实验对象,研究适合柔性结构的建模方法和控制律设计方案,使得理论和仿真的结论,可以在实验中得到验证.同时,亦可检验系统从检测到驱动、从软件到硬件、从构成到成本等多种因素下是否均切实可行.该文在建立二维柔性板实验系统的基础上,深入研究了离散型压电式传感器与作动器的最优配置问题.该文考虑了压电式传感器和作动器与柔性板之间的相互作用,综合对象的前四阶模态的振型,采用一种基于能量的准则函数,计算出柔性板上面各位置能控性和能观性的大小,以此确定压电传感器和作动器的位置.该文设计了基于辨识模型的多变量最优调节控制器,针对初始扰动、持续正弦扰动、窄带随机扰动等典型形式的扰动进行了实验验证,结果显示对象的包括弯曲和扭转的振动模态都得到了有效抑制.该文则相应的提出了并行滤波法,该方法不仅物理意义明显且易于实现;在详细给出该方法的原理及其实现的基础上,进行了仿真研究和实验验证.两者均表明,采用了并行滤波法的控制器在不牺牲对低频模态的抑制效果的同时,又不激发出对象的剩余模态,即起到了很好的防止溢出的作用.该文着重从主动控制的角度论述柔性结构振动控制领域的研究现状、主要研究方法及存在的问题;深入研究了当前应着重注意和解的几个关键问题.近年来,柔性结构的振动控制正逐渐形成一门较为完整的理论体系,尤其是现代控制理论与振动理论的结合,又促进了该新兴学科的发展.限于篇幅,该文不能尽述该领域内的所有问题,希望该文的工作对这一领域的研究能够起到积极的推动作用.
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