《受擾壓電加筋板殼結構的振動主動抗干擾控制研究》是依託揚州大學，由李生權擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：受擾壓電加筋板殼結構的振動主動抗干擾控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李生權
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
外界未知干擾容易引起結構的大幅振動，長期的振動不僅影響結構的性能，還將導致結構的疲勞裂紋，甚至造成重大的安全隱患。工程實際和理論分析表明，複雜加筋板殼結構的振動主動控制存在如下技術瓶頸：邊界條件多樣化和外界環境複雜性等導致的模型不精確，以及驅動器/感測器異位配置引起的非最小相位和多模態振動控制中存在的模態耦合等。針對這些技術瓶頸，本項目提出一套基於主動抗干擾的結構振動自主控制方法。具體內容為：1、壓電驅動器/感測器最佳化配置研究：選擇合理的最佳化準則，設計基於混沌序列的全局最佳化算法；2、基於神經網路的主動抗干擾振動控制研究：設計結構合理並具有線上學習功能的神經網路抗干擾振動控制器，為大型複雜板殼結構振動的智慧型自主控制提供切實有效的理論和方法；3、振動控制系統集成：選擇電子元器件，設計並集成出緊湊、效率高、智慧型自主的振動控制實驗系統。本課題的研究將為實際工程中複雜結構振動問題的解決提供有力支撐。
結題摘要
隨著壓電智慧型結構和振動控制技術的迅速發展，複雜邊界條件的壓電智慧型結構振動的自主抑制問題得到了越來越多的學者關注。實際套用的壓電結構具有外界激勵未知、由邊界條件的多樣性和結構自身強非線性等引起的機電耦合模型參數不確定性、壓電驅動器/感測器異位配置引起的相位滯後，以及感測器量測噪聲等, 這些因素都會給壓電結構的振動主動控制帶來很大挑戰。針對這些問題，本項目開展了引起結構振動的干擾主動控制的若干理論和套用研究，提出了一套高性能的主動振動控制新方法，並在實驗平台上開展了功能驗證。其次，針對傳統擾動觀測器技術需要系統名義模型等方面的局限性，研究了基於神經網路干擾補償的控制技術。重點開展了這幾個方面的研究工作：1、四面固支壓電加筋板結構的系統設計、建模分析和實驗測試；2、複雜壓電智慧型結構的抗干擾複合振動控制及其功能驗證；3、兩自由度的複合抗干擾振動控制及其功能驗證；4、最優結構的神經網路干擾補償方法及其套用研究。 本項目取得了如下的研究成果：1、結合壓電元件的本構方程和振動理論，充分考慮壓電材料與基體結構的耦合作用，基於模態分析法建立了四面固支壓電板結構完整的機電耦合狀態空間模型，並搭建了一套壓電加筋結構的振動實驗平台；2、分析了振動主動控制系統中，存在的不確定激勵、控制溢出、高次諧波和建模誤差等因素，基於擾動觀測器（DOB）技術補償不確定干擾的方法，結合PID反饋控制策略，提出了基於擾動觀測器的振動控制策略（DOBVC），並對控制器參數進行了自動最佳化設計，保證了整個振動控制系統的魯棒性，且具有優良的振動抑制性能；3、針對感測器量存在的高頻量測噪聲，增加高通濾波器，基於二自由度控制的思想提出了一種改進型的擾動觀測器振動控制策略，並將時延環節引入到名義模型通道，消除了系統時延，並從理論上進行振動抑制性能和穩定性分析，實驗結果表明了所提方法的可行性和有效性；4、針對傳統DOB觀測器技術需要系統的名義模型的局限性，提出一種基於變聚類半徑的線上訓練RBF神經網路的NNDOBC方法，通過構造偽系統的方法解決系統非最小相位、時延引起的系統不穩定問題，並驗證所提方法的有效性。
