SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.

基于状态观测器的机敏约束阻尼板模态控制

以对边约束板结构为研究对象,研究了压电机敏约束阻尼技术的振动主动控制问题。基于压电本构关系、GHM阻尼模型和模态理论建立了模态主动控制模型。考虑到模态坐标在工程实际中无法由物理传感器直接测量,基于分离定理进行了模态状态观测器设计,并结合非耦合模态控制法与最优二次型控制进行了振动主动控制器设计。搭建了硬件在环实验平台,在不同外扰激励下开展了振动主动控制实验研究。结果表明,采用带有观测器的模态控制器,对板结构的振动主动控制能取得很好效果:当外界激励为复杂周期信号时,振动响应幅值衰减近60%;当外界激励为随机白噪声时,振动响应的均方根值减少9.48%。

机敏约束层阻尼H_∞混合灵敏度控制研究

以SCLD对边约束板结构为研究对象,采用H_∞混合灵敏度控制算法对机敏约束结构振动主动控制问题展开研究;基于有限元单元法,引入GHM模型建立了系统的动力学模型。采用动力缩聚和内平衡相结合的降阶方法,获得了可控可观的控制模型。提出H_∞混合灵敏度控制算法加权函数选取方法并设计出H_∞鲁棒控制器。最终在不同外扰激励下对实际控制效果进行了试验验证。结果表明:根据所设计出的鲁棒H_∞控制器对板结构主动控制取得良好的效果,衰减正弦激励振动响应幅值≈40%,衰减白噪声激励振动响应均方根值18%。