智能結構振動控制成本經濟的分析

□孫 虎

(陜西國防工業職業技術學院 陜西 西安 710300)

智能結構振動控制成本經濟的分析

□孫 虎

(陜西國防工業職業技術學院 陜西 西安 710300)

具有工程功能的裝配稱為結構，結構具有智能、效率、適應性、準確響應和最佳性能被稱為智能結構。而且，由于這些優點，智能結構被用于航空航天工程、微電子產品、精密定位和自動化工業等許多高端應用，這些結構的主動振動控制是極其重要的。

主動振動控制；壓電；智能結構

任何具有特定工程功能的結構必須是智能、高效和智能的。它必須有能力以預先設計和科學的方式自適應地應對環境條件的變化，以及其自身條件的任何變化。除此之外，它還必須具有最佳性能。展示所有這些特征的結構被稱為智能結構。這種結構的操作具有四個基本部件“傳感器”、“致動器”、“控制機構”和“及時響應”。因此，智能結構的具體定義可以作為“一個系統，內置或內在傳感器、致動器和控制機制，使它能夠感知刺激，在短/適當的時間內以預定的方式對其作出反應，以便在刺激消除后盡快恢復到原始狀態。這些特性使得智能結構非常適合于從微電子產品到諸如航空航天工程等大型應用的廣泛應用。針對這種嚴重的性能智能結構，考慮了主動控制策略，涉及板形控制和振動控制。在振動控制中，抑制外部干擾的影響，以保持結構在其平衡位置，而形狀控制使結構變形為期望的形狀，位置并保持結構在適當的形狀。由于系統中的機械振動共振產生有害的影響，抑制這種振動是非常關鍵的，許多控制機構也是為相同的。v .k. wadhvan.解釋智能結構的基礎及其應用。Neda闡述了柔性結構的最優主動控制，涉及板形控制和振動控制策略。Hamed Mohammadi and Sallehuddin Mohamed Haris討論了壓電片的懸臂梁的振動控制分析。Martin研究了一種圓鋸片的壓電分流阻尼在降噪中的應用。在本應用程序中，作者使用了自主電源，其中電子設備所需的能量來自發電機的旋轉，因此不需要改變機器工具。此外，Melin等人提出了智能結構在主動振動控制中的一些應用。壓電材料具有可逆性，適合作為傳感器和作動器使用。這種稱為自感測技術也可以用于抑制振動，Kenta解釋了這一現象。

在恢復力的存在下，系統的質量變得興奮，并受到其靜止或平衡位置的擾動，從而引發振動。對于振動系統的建模，考慮了四種類型的力。它們是慣性力、彈力、阻尼力、總外力。一般來說，傳統的工程結構設計過度，以滿足安全要求。但理想的是，設計的系統應該被動地工作，并自適應地應對危機。此外，實際上，由于過度設計，傳統的方法產生了更高的成本。因此，智能配置將是在正常情況下處理正常負載，并激活適當的驅動系統來解決異常負載。本文研究了主動控制策略的實現，特別是主動振動控制。

1 實驗裝置

在這里考慮的智能結構，是一個有限和扁平的梁狀纖維懸臂梁結構，其表面附著的PZT貼片。為了分析結構對受迫振動振子的響應，連接到一個結構上。一個簡單的函數發生器用于產生強迫振動。進一步的PZT貼片被用作振動傳感器、結構振動傳感器和作為致動器，振動傳感器在一個振動器附近受到振動，以感覺結構的振動。它感覺到在光束中的振動，傳感器的輸出電壓信號通過控制器發送到執行器。發送給執行器的信號抵消了梁的運動，并抑制其振動。中間傳感器感知結構中的整體振動。

2 控制器設計

2.1 振動傳感器的設計

在系統中，通過振動傳感電路，檢測出基本的30 mm壓電盤的輸出，如國家儀表電路設計套裝Multisim14.0所示，用于模擬設計電路。

2.2 逆變電路的設計

電路的輸出直接反饋到作為致動器工作的PZT膜片。當PZT執行器通過與振動傳感器波形的完全相反的波形激勵時，兩個信號，一個是由于強迫振動，另一個是來自執行器的信號被添加。如果兩個波形都有相同的幅度，但有180度的相位，它們的矢量疊加結果進入零幅和頻率的波形。因此，在智能結構系統中存在的基本機械振動被抑制。這種非常明顯的現象可以通過位于振動傳感器和執行器中間的結構振動傳感器來感知。

結束語

本文提出了一種采用主動控制策略的振動抑制方法。壓電片具有高分辨率、高帶寬、快速響應、大的力產生和可逆性的特性。所有這些優點使它們高效，以便用作智能結構的傳感器和執行器。實驗驗證了在智能結構中的振動可以通過施加給執行器一個與感測的波形相脫離的波形來減少。此外，還討論了振子與激振器之間的距離與振動幅度的關系。據觀察，振動器和執行器之間的距離與振動的振幅成正比。

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

1004-7026（2017）22-0103-01

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