目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 智能材料與結構 2
1.2.1 智能材料與結構的定義 2
1.2.2 智能材料與結構的發(fā)展 3
1.3 基于壓電智能結構的振動控制 3
1.3.1 被動控制方法 4
1.3.2 主動控制方法 7
1.3.3 半主動控制方法 10
1.4 本書內容和章節(jié)安排 12
1.5 參考文獻 13
第2章 壓電智能結構的建模 16
2.1 壓電方程 16
2.1.1 壓電功能元件的本構方程 16
2.1.2 特定力學條件下的壓電方程 18
2.2 壓電材料的機電耦合系數(shù) 19
2.3 壓電梁的振動 21
2.3.1 壓電梁的運動方程 21
2.3.2 壓電梁的模態(tài)運動方程 26
2.4 壓電板的振動 29
2.4.1 壓電板的運動方程 29
2.4.2 壓電板的模態(tài)運動方程 33
2.5 壓電智能結構的基本特性 35
2.5.1 電學邊界條件對壓電結構剛度與固有頻率的影響 35
2.5.2 結構機電耦合系數(shù)與機械品質因子 36
2.6 壓電智能結構的狀態(tài)空間模型 37
2.6.1 使用壓電傳感器的狀態(tài)方程 37
2.6.2 使用位移傳感器的狀態(tài)方程 38
2.7 壓電智能結構的振動響應 39
2.8 結構模型參數(shù)的實驗測試方法 41
2.9 參考文獻 42
第3章 同步開關阻尼半主動方法的控制原理 44
3.1 SSDS 控制方法[13, 14] 44
3.2 SSDI 控制方法[7, 14] 46
3.3 SSDV 控制方法[9, 14] 48
3.4 振動控制實驗驗證 50
3.4.1 實驗裝置 50
3.4.2 三種方法的控制效果比較 50
3.5 參考文獻 53
第4章 自適應SSDV 半主動控制方法 54
4.1 改進的SSDV 技術[1] 54
4.2 基于位移梯度的自適應SSDV 方法[2] 55
4.3 基于LMS 算法的自適應SSDV 方法[4] 55
4.3.1 LMS 算法原理 56
4.3.2 LMS 算法在自適應SSDV 中的應用 57
4.4 振動控制實驗驗證 58
4.4.1 傳統(tǒng)SSDV 的控制效果 58
4.4.2 改進的SSDV 的控制效果 59
4.4.3 基于位移梯度的自適應SSDV 的控制效果 59
4.4.4 基于LMS 算法的自適應SSDV 的控制效果 61
4.5 參考文獻 63
第5章 任意開關切換下的能量轉換 65
5.1 特定條件下切換參數(shù)對控制效果的影響 66
5.1.1 切換相位對控制效果的影響 66
5.1.2 切換頻率對控制效果的影響 67
5.1.3 隨機切換時的控制效果 73
5.2 一般條件下切換參數(shù)對控制效果的影響[11] 76
5.2.1 壓電元件上切換電壓的一般形式 76
5.2.2 簡諧振動下的開關切換電壓一般形式 79
5.2.3 切換頻率對SSD 控制中能量轉換的影響 82
5.2.4 切換頻率對SSDI 控制效果的影響 86
5.2.5 切換頻率對SSDV 控制效果的影響 88
5.3 參考文獻 89
第6章 SSD 多模態(tài)振動控制方法 91
6.1 多模態(tài)系統(tǒng)的總機電轉換能量 91
6.2 多模態(tài)開關控制方法 95
6.2.1 基于位移閾值的多模態(tài)開關控制方法 95
6.2.2 基于能量閾值的多模態(tài)開關控制方法 95
6.2.3 控制效果驗證 96
6.3 不同頻率比和幅值比對機電轉換總能量的影響[15] 101
6.3.1 傳統(tǒng)極值切換下的機電轉換總能量 101
6.3.2 減少極值切換下的機電轉換總能量 104
6.4 不同頻率比和幅值比對每個模態(tài)轉換能量的影響 107
6.4.1 每個模態(tài)的機電轉換能量方程 107
6.4.2 傳統(tǒng)開關下的每個模態(tài)的機電轉換能量 109
6.4.3 改進開關下的每個模態(tài)的機電轉換能量 110
6.5 參考文獻 113
第7章 基于負電容的同步開關阻尼半主動振動控制方法 115
7.1 SSDNC 控制電路 115
7.2 SSDNC 控制原理 117
7.2.1 壓電元件上電壓的瞬態(tài)響應 117
7.2.2 初次開關切換前后壓電元件上的電壓 118
7.2.3 壓電元件上電壓的穩(wěn)態(tài)響應 119
7.2.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 120
7.2.5 最優(yōu)控制下的能量轉換 120
7.2.6 最優(yōu)控制下的控制效果 121
7.2.7 控制效果的實驗驗證 122
7.3 切換頻率對控制效果影響 123
7.3.1 切換頻率對電壓的影響 124
7.3.2 切換頻率對能量轉換的影響 126
7.3.3 切換頻率對控制效果的影響 130
7.4 參考文獻 133
第8章 非對稱同步開關阻尼半主動振動控制方法 135
8.1 非對稱半主動振動控制電路[4] 135
8.2 非對稱半主動振動控制原理 136
8.2.1 控制過程中的電壓變化 136
8.2.2 電壓非對稱比例系數(shù) 142
8.3 非對稱同步開關阻尼半主動振動控制實驗驗證[4] 144
8.3.1 控制電壓 144
8.3.2 控制效果 146
8.4 參考文獻 148