一种新的振动主动控制方法-振动向量重构法

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随着机敏材料和智能结构的产生和发展，机敏材料和智能结构已经在结构的振动、噪声、疲劳、损伤、断裂、破坏抑制和监测方面得到了应用，特别是在航空航天结构振动主动控制以及健康监测方面应用较为广泛。例如，卫星天线、太阳能帆板为代表的大型柔性空间结构的振动主动控制，美国空军F-18战斗机、X-33航天飞行器为代表的光纤阵列健康监测。结构之所以称为智能结构，主要是它具有自主辨识和智能控制等功能，而控制器是智能结构的核心和“大脑”。振动工程中智能结构的控制方法对振动控制的精度和稳定性等指标影响很大。针对时域控制方法[4]而言，尽管其控制修正速率高、适应能力强，但各控制环节的时滞决定了该方法控制精度不高，而且提取与外扰相关性较强而不含有控制信号的参考信号，也十分困难。另外，模型的简化包括降维、线性化处理，容易造成观测溢出和控制溢出。对于频域控制方法而言，控制精度较高，容易实现，但其控制修正速率慢，适应能力差，只适于慢变振动的控制。我们依据智能结构的基本思想，提出了结构振动响应向量重构的振动主动控制方法，并设计出了相应的控制器。该方法吸取了频、时域控制的优点，克服了单一频域控制和时域控制方法的不足，经试验证明减振效果显著，减振效果可达90%以上。 振动响应向量重构法原理：所谓振动向量重构法就是将影响结构振动响应能量最大的的前n阶振动向量重新构造出控制向量，施加于被控结构之上，以降低结构的振动量，达到减振目的