机敏约束阻尼薄板结构振动自适应控制研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 轻量化是汽车车身开发的必然趋势，然而轻量化将导致汽车低频振动和噪声 问题更加突出。机敏约束层阻尼（SCLD）振动主动控制技术能够把被动约束阻尼 技术以及主动控制技术的优点结合起来，而且能够在低频且较宽的频率范围内获 得较好的控制效果，特别是对低频范围内振动具有理想的抑制效果。 本文以局部粘贴 SCLD 层合结构的对边约束薄板作为研究对象，对其进行振 动主动控制研究。首先，采用GHM 阻尼模型来描述粘弹性材料的本构关系，利用 压电方程来表示压电材料的机电耦合特性，基于有限元建模法建立了 SCLD 结构 的系统动力学模型，对比模态实验表明建立的动力学模型可以精准表达 SCLD 结 构的动力学特性。其次，基于模态应变能准则，对压电作动器的布置位置进行优 化；在压电作动器位置确定的前提下，采用系统的H2 范数构造出考虑了剩余模态 影响的传感器位置优化目标函数，应用遍历法确定传感器的最优位置。再次，针 对模型自由度较大问题，采用物理空间内的动力学缩聚、状态空间复模态截断以 及内平衡降阶相结合的联合降阶法对模型进行降阶处理，算例和模态试验表明： 采用联合降阶可大幅缩减原有模型自由度，得到低维且可观可控的精确模型。然 后，针对系统模型存在不确定性问题，采用基于传递函数的自提取参考信号作为 前馈输入的自适应滤波控制算法，并通过仿真分析对控制算法的有效性进行了验 证。最后，搭建硬件在环实验平台，在三种不同外界激励信号下进行振动主动控 制实验研究，实验结果表明：第一阶固有频率单频正弦信号激励下，振动响应的 幅值衰减约为 70% ；前三阶固有频率叠加构成的复杂周期信号激励下，振动响应 的幅值衰减约为37%；在频率范围为20-100HZ 的有限带宽高斯白噪声信号激励下， 振动响应幅值的均方根值下降了约为14%，控制算法取得了理想的控制效果。 关键词：振动；主动控制；机敏约束阻尼；自适应滤波前馈控制；参考信号自提 取 I 英文摘要 Abstract Lightweight is an inevitable trend in the development of automobile bodies, but light weight will lead to more prominent low-frequency vibration and noise problems in cars. The Smart Constrained Layer Damping (SCLD) vibration active control technology combines the advantages of passive constrained damping technology with active control technology.and it is possible to obtain better control effects in a low frequency range and a wide frequency range, and in particular, it has an ideal suppression effect on vibration in a low frequency range. In this paper, the edge-constrained thin steel plate with partial coverage of SCLD laminated structure is taken as the research object, and the acti