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振动控制的半主被动混合阻尼结构的研究

万立  
【摘要】:半主动分支电路的可控阻尼减振技术是一种将压电元件与并联的分支电路组成一个完整的分支电路压电阻尼的系统。通过选定不同的分支电路形式,不同的电路电器元件(电阻元件、电感元件、电容元件等)的组合形式和参数大小而形成的一种新型的可控压电阻尼技术,可对结构系统的振动进行抑制。 半主动分支电路的可控压电阻尼减振技术越来越受到国内外学者的关注。相比主动减振控制来说,半主动分支电路的可控压电阻尼减振技术不需要对作动元件施加很高的电压,而这点正是主动控制中的一个棘手的问题。而且半主动分支电路的可控压电阻尼减振技术结构简单,易于实现。 本文首先对各种阻尼结构进行了比较,分析了它们的优缺点,在此基础上提出了半主动分支电路可控压电阻尼和被动约束阻尼的混合结构。进而以具有电容型、电感型、电阻型和混合型分支电路的悬臂梁结构为例分别建立了数学模型。 其次,采用一个微分运算电路作为虚拟电感以代替电感元件,这样通过调节微分运算电路中的反馈电阻来改变电感的大小,并且用光敏电阻来代替反馈电阻,通过压电传感器的频率信号控制下的发光二极管的光强来改变光敏电阻的大小,实现自动调节分支电路,使分支电路的谐振频率与梁的振动频率同步,以实现最大程度的实时减振。 再次,对建立的模型进行降阶处理,定义了抑振性能指标,分析粘弹性阻尼层厚度、粘弹性阻尼材料参数、压电阻尼层厚度对半主被动混合阻尼振动控制性能的影响,得到一些有价值的结论。 最后对分别附加被动约束阻尼和半主动分支电路可控压电阻尼的悬臂梁结构做了实验研究,比较了它们控制效果。


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