【技术实现步骤摘要】
一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法及系统
[0001]本专利技术涉及功能梯度压电材料
，具体涉及一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法及系统。
技术介绍
[0002]随着学术界对压电材料的研究不断增加、压电材料制备方法的进一步完善，尤其是航空航天事业发展的需要，压电层合梁结构在监控监测、形状控制等领域的研究和应用愈发博人眼球。
[0003]精确计算力
‑
电耦合作用下压电层合结构响应和感应电压，确定压电片最优分布位置是实现压电层合结构静变形控制、精确定位和损伤修复的关键，然而由于力
‑
电耦合效应的存在，压电复合层合结构响应的可靠预测成为一个具有挑战性的问题。
[0004]目前在湿热工况下功能梯度压电层合梁的维稳增效控制方法及参数优化还存在以下几个问题：一是现有算法虽然得到了压电层合梁弯曲和四边压电层合梁的精确解，但其所用公式繁琐，并且随着压电层层数增加难度愈大，使得分析压电层合梁的弯曲和稳定性时精度相对较低；二是用于控制振动力度的基于输出反馈的控制算法，虽然能够避免数字...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、对压电层合梁自由度进行静态分析，获取由单元刚度矩阵和单元质量矩阵表示的合梁运动方程，根据所述合梁运动方程分析不同边界条件下压电层合梁的自由振动频率；步骤S2、根据所述压电层合梁的自由振动频率推导压电层合梁的动力响应模型，采用线性二次型高斯最优控制策略控制压电层合梁反馈增益位移矩阵及控制电压矩阵；步骤S3、结合压电层两侧入射振动波及所述控制电压矩阵形成波向量，以反馈控制策略主动控制压电层合梁局部振动。2.根据权利要求1所述的一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，将压电层合梁以自由振动模式建立空间直角坐标系，采用Hamilton算法得到基于单元刚度矩阵和单元质量矩阵的合梁运动方程，将所述压电层合梁的振动波长设置为四个单元，计算所述压电层合梁的自由振动频率，其表示式为：其中，E表示压电层合梁的弹性模量，m表示压电层合梁的单位长度质量，I表示压电层合梁的截面转动惯量，L表示压电层合梁的长度。3.根据权利要求2所述的一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法，其特征在于，基于所述自由振动频率的不同边界条件将合梁上下压电层极化，测量压电层的模态频率，所述不同边界条件主要由压电层位置及压电层厚度进行调整。4.根据权利要求3所述的一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过直接积分法对压电层合梁的频率方程直接进行逐步数值积分建立所述动力响应模型，对所述动力响应模型的目标函数采用线性二次型高斯最优控制策略获取目标函数最小值，所述线性二次型高斯最优控制策略具体步骤如下：步骤S201、将所述动力响应模型的目标函数作为状态变量和压电层输入矢量的加权平方，作为压电层合梁的控制状态调节器J，所述控制状态调节器J的表达式为：其中，Q
x
表示状态权系数矩阵，X(t)表示动力响应模型在t时刻的输入值矩阵，X
T
(t)表示动力响应模型在t时刻的输入值矩阵的转置，R表示控制权系数矩阵，μ
φ
(t)表示目标函数在t时刻的最小值矩阵，表示目标函数在t时刻的最小值矩阵的转置；步骤S202、设置所述动力响应模型初值X(0)作为最优致动输入，依据所述控制状态调节器J获取所有控制状态信息，采用线性二次型高斯最优控制构建状态观测器，实时监测系统的控制状态向量和控制输出，将控制输出作为位移矩阵；步骤S203、根据监测数据实时计算控制状态的估计值与实际值的最小方差，获取最优状态估计值作为控制电压矩阵。5.根据权利要求4所述的一种压电层合梁的维稳增效参数优化方法，其特征在于，所述<...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲育，刘君，任永忠，罗玚，赵永花，贾淑明，王生廷，闫祥，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。