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薄板结构振动的有源约束阻尼控制研究
| 论文题名： | 薄板结构振动的有源约束阻尼控制研究 |
| 关键词： | 薄板结构振动;有源约束阻尼结构;有限元数学模型;GHM模型;PID控制;振动控制;汽车车身 |
| 摘要： | 利用有源约束阻尼结构（ACLD）来控制系统的振动是当今国内外比较流行的研究方向。有源约束阻尼结构是一种典型的主被动混合控制，兼有主动控制和被动控制的优点，已经被广泛应用到军事、航天等高端产品的振动控制领域，在民用领域也有一定的使用，但应用范围较窄，且在汽车结构的振动、噪声控制方面基本上还有没有出现过该结构，本文的最终目的是要将该结构应用到汽车结构的振动、噪声控制中去。由于有源约束阻尼结构涉及到的研究领域十分广泛，本文仅从ACLD结构的基本原理出发，对引入该结构的振动控制问题开展了研究，做了一些探索性工作，得到了一些有意义的结论。这对ACLD结构在汽车车身上的应用推广有一定的启发。 本文首先对有源约束阻尼结构的研究背景及现状进行了介绍，并提出了本文的主要研究内容：首先根据经典的板壳理论利用MATLAB软件建立了单层薄板结构的有限元数学模型，并通过算例及实验验证了建模方法的正确性；在此基础上针对具有压电层（PZT）、粘弹性阻尼层（VEM）、基板层的三层板结构建立了7自由度有限元数学模型；并利用粘弹性阻尼结构的GHM模型，通过引入耗散自由度的方式，表示结构的阻尼特性；结合压电材料的本构方程，得到外加电压与压电控制力的关系，并利用板的模态实验及ANSYS模态分析验证了有限元数学模型的准确性；分别采用高精度动力缩聚法和平衡降阶法对得到的模型在物理空间与状态空间进行双重降阶处理；在MATLAB/Simulink中利用LQR最优控制方法对降阶后模型进行振动控制的理论验证，再利用工业中应用比较广泛的PID控制法对模型进行振动控制，得到控制效果较好的PID控制参数；最后以一个对边约束的汽车用钢板结构为算例，先进行了理论仿真分析，又采用dSPACE闭环系统对其进行了振动控制实验，得到较满意的振动控制效果。为将来的深入研究打下了良好的基础，且表明了：本文研究的ACLD结构在结构的振动控制方面有很好的应用前景。 |
| 作者： | 李军 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 罗虹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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