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机敏板结构作动器位置优化及其振动主动控制
| 论文题名： | 机敏板结构作动器位置优化及其振动主动控制 |
| 关键词： | 汽车机敏板结构作动器;位置优化;振动主动控制;模型参数 |
| 摘要： | 矩形薄板作为汽车车身等许多复杂结构的基本结构，对其进行振动控制研究，能为复杂结构的振动控制研究打下基础，提供思路，具有重要的意义。采用常规的NVH控制手段往往受到被动阻尼技术缺点的限制而达不到理想的减振效果。这样的背景下，借鉴机敏约束层阻尼(Smart Constrained Layer Damping, SCLD)结构在振动主动控制方面的优良性能，深入探讨 SCLD结构作动器在薄板结构振动控制中的潜力，为后续复杂结构的振动控制研究开辟新路径。 以SCLD板结构为研究对象，考虑SCLD结构各层间的耦合运动及位移协调关系，以及压电材料的机电耦合效应，利用ADF模型表征粘弹性材料随温频变化的力学特征，结合有限元思想，基于Hamilton原理建立其动力学方程。通过算例及模态实验研究表明：所建立的模型能较准确的反映SCLD板结构的动力学特性。 通过分析单层薄板的模态振型，确定两个响应传感器的位置。基于响应面优化算法，以阻尼比为优化因子，在综合分析两个响应传感器幅频响应曲线的基础上，提出SCLD结构作动器位置优化目标函数，并以此对SCLD结构作动器位置进行优化。最终确定三组SCLD结构的作动器布置位置。为分析覆盖SCLD结构对研究对象模型参数的影响，计算了覆盖 SCLD结构前后研究对象的模态参数，并实验验证。结果表明：利用该优化方法确定的SCLD结构位置，对研究对象模态参数影响不大，但阻尼比却大大增加，达到了位置优化的目的。为更进一步验证位置优化的正确性，以第1、4阶模态振动为例，在阻尼比达到最大值处、第二大值处、第三大值处分别覆盖单片SCLD结构，从而得到三种不同的SCLD三层板结构，在模态固有频率正弦激励下，对这三种结构的响应进行分析对比。结果表明，模态阻尼比越大，对该阶模态的振动衰减越好，其规律与本章理论一致，在一定程度上验证了本章位置优化思路的正确性与可行性。 基于SCLD结构作动器位置优化结果，利用混合灵敏度设计方法，设计基于H∞的两输入三输出鲁棒控制器。对 SCLD板结构的振动进行了主动控制仿真分析，然后基于H∞鲁棒控制系统，对SCLD薄钢板结构的振动控制问题进行了实验研究。结果表明：采用位置优化后的SCLD结构作为控制作动元件，对板的振动进行主动控制，能取得很好效果，既验证了 SCLD结构作动器位置优化的正确性，也验证了SCLD结构作动器的控制能力。 |
| 作者： | 鲜淼峰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓兆祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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