结构振动主被动控制实验研究.pdf

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A Dissertation for the Degree of M. Eng.

EXPERIMENT RESEARCH ON ACTIVE
AND PASSIVE CONTROL OF
STRUCTURE





Candidate: Lu Dejun
Supervisor: Prof. Zou Zhenzhu
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: General Mechanics and
Foundation of Machanics
Affiliation: Department of Aerospace
Engineering and Mechanics,
school of Astronautics
Date of Defence: June, 2006
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要

结构的振动现象随处可见,在航天工程中,结构振动更是一个尤为重要
的问题,因而振动控制成为航天器设计的一个重要研究领域。于是结构的动
力学特性与振动控制方法的研究日益成为航天器动力稳定性研究的重要课
题。
由于多方面的原因,如:非线性因素、材料的不均匀性、阻尼机理的复
杂性,再加上联结刚度难以确定等等,使得有限元计算的准确性受到限制。
现代实验分析技术弥补了有限元分析的某些不足。
航空航天结构中,板壳结构是最主要的结构形式。本文对板和锥壳结构
的实验主要进行了如下工作:首先,进行了层合结构动力学建模。着重研究
了粘弹性材料随温度和频率变化的特性,之后采用传统有限元法、层合理论
和改进的层合理论方法建立了主动约束阻尼结构的动力学方程。用复模量法
和模态应变能法进行了动力学分析。然后设计了基于 MATLAB\XPC 适时振
动主动控制系统,分别对板、壳进行了实验研究。本文以实验研究为主。第
一,分别对板、壳进行了固有频率的识别实验。第二,首先对板进行被动控
制实验,发现全局约束阻尼层控制可以很好地控制高阶振动;其次对板进行
主动控制实验,发现高阶振动被有效抑制;再次,对板进行主被动一体化控
制实验,结果表明,板的主被动联合控制可以有效抑制板的振动。第三,对
壳进行了单点锤击主动控制实验,发现,压电作动器对振动控制的效果不
错。
通过实验研究,验证了这个结论:被动控制抑制高阶振动效果明显;主
动控制可以明显抑制低阶振动。
因此,对于航天器的振动控制采用主被动一体化控制方案具有广阔应用
前景。

关键词适配器; 被动控制; 主动控制; 主被动一体化控制
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract

The structure vibration can be seen everywhere , especially in space
engineering, it is a problem that need to be paid too much attention on, as a result,
the vibration control is a very important field in aircraft designing. Based on
what discussed above, the study on the vibration characteristics and control
methods of space engineering has e a too significant topic in aircraft
dynamitic stabilization.
Because various reason such as: Nonlinear, asymmetry of material,
complexity of damping mechanism, and be hard to make certain of coupling,
making a accurate calculating is subjected to restrictive. Modern experimental
analytical technique makes up some s