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年月北京航空航天大学学报
第卷第期. .
压电智能柔性梁振动主动控制研究
吴大方刘安成麦汉超房元鹏
北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京
摘要:利用压电陶瓷作为作动器,对柔性悬臂梁进行了振动主动控制研

,通过振动主动控制明显增加了柔性悬臂
梁的结构阻尼,取得了十分有效的振动抑制效果.
关键词:柔性结构;振动;控制问题;压电陶瓷
中图分类号:
文献标识码: 文章编号:...


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航天器中的许多重要结构,如空间站上的舱振动主动控制的研究具有重要的实际工程应用价
体、太阳能帆板、,采用独立模态控制
精密天线,具有尺寸大、重量轻、高柔性和固有频法,对柔性悬臂梁进行振动主动控制的研究.
,可能受到宇宙
风、微粒子流等各种外力的扰动,从而引起结构的含压电陶瓷柔性梁的振动方程
,内阻低,太空环境考虑如图所示柔性悬臂梁结构,梁长,在
又几乎没有外阻,,其中第片压电片
不但影响航天器的使命,其部件的长期振动还将的坐标为,长度为。,梁与压电片宽度均为.
引起结构的疲劳损伤。. 将结构的位移按模态展开,悬臂梁是结构的
利用智能材料抑制航天器上柔性部件的振主要部分,其振动对结构影响最大,所以结构位移
动,是解决这一问题的有效方法. 研究了按悬臂梁的振动模态展开
梁与压电片之间的作用力,开辟了以压电陶瓷作’.,, ,
为作动器的振动主动控制结构的研究,之后新的其中, 为悬臂梁振动的模态函数; 为
研究成果不断出现,但大多数的内容属于理论模态坐标.
公式的推导和数值模拟计算,在实际柔性结构上设结构受力时应变在压电陶瓷内部按线性
,采用能量变分原理,计算结构各部
悬臂梁作为柔性结构的一种典型结构,对其开展分的能量,可得其振动方程为
收稿日期:。
作者筒介:吴大方一,男,湖南长沙人,教授,.
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第期吴大方等:压电智能柔性梁振动主动控制研究
验用柔性悬臂梁尺寸为:长,宽,厚
.,
为:长,宽,厚..其正反向耐压
均大于,压电应变系数为~×
。/
, 材料密度为/;弹性模量
为~.粘接剂采用双组分的高性能丙烯
图压电柔性梁模型示意图
酸酯结构胶,剪切强度大于.
/ / 。
其中, 为压电结构的质量矩阵; 为压电结构
的刚度矩阵;。为力电耦合矩阵; 为作用在结
构上的外力矢量; 。, :,⋯, 为加在压
电陶瓷上的电势矢量.
与常规结构的振动方程相比,压电结构的振

控制压电陶瓷上的输入电压,使压电陶瓷产生
相应的变形,消耗结构的振动能量,从而达到抑制
结构振动的目的.
取压电陶瓷