智能结构振动控制成本经济的分析

□孙 虎

(陕西国防工业职业技术学院 陕西 西安 710300)

智能结构振动控制成本经济的分析

□孙 虎

(陕西国防工业职业技术学院 陕西 西安 710300)

具有工程功能的装配称为结构，结构具有智能、效率、适应性、准确响应和最佳性能被称为智能结构。而且，由于这些优点，智能结构被用于航空航天工程、微电子产品、精密定位和自动化工业等许多高端应用，这些结构的主动振动控制是极其重要的。

主动振动控制；压电；智能结构

任何具有特定工程功能的结构必须是智能、高效和智能的。它必须有能力以预先设计和科学的方式自适应地应对环境条件的变化，以及其自身条件的任何变化。除此之外，它还必须具有最佳性能。展示所有这些特征的结构被称为智能结构。这种结构的操作具有四个基本部件“传感器”、“致动器”、“控制机构”和“及时响应”。因此，智能结构的具体定义可以作为“一个系统，内置或内在传感器、致动器和控制机制，使它能够感知刺激，在短/适当的时间内以预定的方式对其作出反应，以便在刺激消除后尽快恢复到原始状态。这些特性使得智能结构非常适合于从微电子产品到诸如航空航天工程等大型应用的广泛应用。针对这种严重的性能智能结构，考虑了主动控制策略，涉及板形控制和振动控制。在振动控制中，抑制外部干扰的影响，以保持结构在其平衡位置，而形状控制使结构变形为期望的形状，位置并保持结构在适当的形状。由于系统中的机械振动共振产生有害的影响，抑制这种振动是非常关键的，许多控制机构也是为相同的。v .k. wadhvan.解释智能结构的基础及其应用。Neda阐述了柔性结构的最优主动控制，涉及板形控制和振动控制策略。Hamed Mohammadi and Sallehuddin Mohamed Haris讨论了压电片的悬臂梁的振动控制分析。Martin研究了一种圆锯片的压电分流阻尼在降噪中的应用。在本应用程序中，作者使用了自主电源，其中电子设备所需的能量来自发电机的旋转，因此不需要改变机器工具。此外，Melin等人提出了智能结构在主动振动控制中的一些应用。压电材料具有可逆性，适合作为传感器和作动器使用。这种称为自感测技术也可以用于抑制振动，Kenta解释了这一现象。

在恢复力的存在下，系统的质量变得兴奋，并受到其静止或平衡位置的扰动，从而引发振动。对于振动系统的建模，考虑了四种类型的力。它们是惯性力、弹力、阻尼力、总外力。一般来说，传统的工程结构设计过度，以满足安全要求。但理想的是，设计的系统应该被动地工作，并自适应地应对危机。此外，实际上，由于过度设计，传统的方法产生了更高的成本。因此，智能配置将是在正常情况下处理正常负载，并激活适当的驱动系统来解决异常负载。本文研究了主动控制策略的实现，特别是主动振动控制。

1 实验装置

在这里考虑的智能结构，是一个有限和扁平的梁状纤维悬臂梁结构，其表面附着的PZT贴片。为了分析结构对受迫振动振子的响应，连接到一个结构上。一个简单的函数发生器用于产生强迫振动。进一步的PZT贴片被用作振动传感器、结构振动传感器和作为致动器，振动传感器在一个振动器附近受到振动，以感觉结构的振动。它感觉到在光束中的振动，传感器的输出电压信号通过控制器发送到执行器。发送给执行器的信号抵消了梁的运动，并抑制其振动。中间传感器感知结构中的整体振动。

2 控制器设计

2.1 振动传感器的设计

在系统中，通过振动传感电路，检测出基本的30 mm压电盘的输出，如国家仪表电路设计套装Multisim14.0所示，用于模拟设计电路。

2.2 逆变电路的设计

电路的输出直接反馈到作为致动器工作的PZT膜片。当PZT执行器通过与振动传感器波形的完全相反的波形激励时，两个信号，一个是由于强迫振动，另一个是来自执行器的信号被添加。如果两个波形都有相同的幅度，但有180度的相位，它们的矢量叠加结果进入零幅和频率的波形。因此，在智能结构系统中存在的基本机械振动被抑制。这种非常明显的现象可以通过位于振动传感器和执行器中间的结构振动传感器来感知。

结束语

本文提出了一种采用主动控制策略的振动抑制方法。压电片具有高分辨率、高带宽、快速响应、大的力产生和可逆性的特性。所有这些优点使它们高效，以便用作智能结构的传感器和执行器。实验验证了在智能结构中的振动可以通过施加给执行器一个与感测的波形相脱离的波形来减少。此外，还讨论了振子与激振器之间的距离与振动幅度的关系。据观察，振动器和执行器之间的距离与振动的振幅成正比。

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.22.078

1004-7026（2017）22-0103-01

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