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(jié)構(gòu) 2
1.2.1 智能材料與結(jié)構(gòu)的定義 2
1.2.2 智能材料與結(jié)構(gòu)的發(fā)展 3
1.3 基于壓電智能結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制 3
1.3.1 被動(dòng)控制方法 4
1.3.2 主動(dòng)控制方法 7
1.3.3 半主動(dòng)控制方法 10
1.4 本書內(nèi)容和章節(jié)安排 12
1.5 參考文獻(xiàn) 13
第2章 壓電智能結(jié)構(gòu)的建模 16
2.1 壓電方程 16
2.1.1 壓電功能元件的本構(gòu)方程 16
2.1.2 特定力學(xué)條件下的壓電方程 18
2.2 壓電材料的機(jī)電耦合系數(shù) 19
2.3 壓電梁的振動(dòng) 21
2.3.1 壓電梁的運(yùn)動(dòng)方程 21
2.3.2 壓電梁的模態(tài)運(yùn)動(dòng)方程 26
2.4 壓電板的振動(dòng) 29
2.4.1 壓電板的運(yùn)動(dòng)方程 29
2.4.2 壓電板的模態(tài)運(yùn)動(dòng)方程 33
2.5 壓電智能結(jié)構(gòu)的基本特性 35
2.5.1 電學(xué)邊界條件對(duì)壓電結(jié)構(gòu)剛度與固有頻率的影響 35
2.5.2 結(jié)構(gòu)機(jī)電耦合系數(shù)與機(jī)械品質(zhì)因子 36
2.6 壓電智能結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng) 39
2.8 結(jié)構(gòu)模型參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法 41
2.9 參考文獻(xiàn) 42
第3章 同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)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(dòng)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 50
3.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置 50
3.4.2 三種方法的控制效果比較 50
3.5 參考文獻(xiàn) 53
第4章 自適應(yīng)SSDV 半主動(dòng)控制方法 54
4.1 改進(jìn)的SSDV 技術(shù)[1] 54
4.2 基于位移梯度的自適應(yīng)SSDV 方法[2] 55
4.3 基于LMS 算法的自適應(yīng)SSDV 方法[4] 55
4.3.1 LMS 算法原理 56
4.3.2 LMS 算法在自適應(yīng)SSDV 中的應(yīng)用 57
4.4 振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 58
4.4.1 傳統(tǒng)SSDV 的控制效果 58
4.4.2 改進(jìn)的SSDV 的控制效果 59
4.4.3 基于位移梯度的自適應(yīng)SSDV 的控制效果 59
4.4.4 基于LMS 算法的自適應(yīng)SSDV 的控制效果 61
4.5 參考文獻(xiàn) 63
第5章 任意開關(guān)切換下的能量轉(zhuǎn)換 65
5.1 特定條件下切換參數(shù)對(duì)控制效果的影響 66
5.1.1 切換相位對(duì)控制效果的影響 66
5.1.2 切換頻率對(duì)控制效果的影響 67
5.1.3 隨機(jī)切換時(shí)的控制效果 73
5.2 一般條件下切換參數(shù)對(duì)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(jiǎn)諧振動(dòng)下的開關(guān)切換電壓一般形式 79
5.2.3 切換頻率對(duì)SSD 控制中能量轉(zhuǎn)換的影響 82
5.2.4 切換頻率對(duì)SSDI 控制效果的影響 86
5.2.5 切換頻率對(duì)SSDV 控制效果的影響 88
5.3 參考文獻(xiàn) 89
第6章 SSD 多模態(tài)振動(dòng)控制方法 91
6.1 多模態(tài)系統(tǒng)的總機(jī)電轉(zhuǎn)換能量 91
6.2 多模態(tài)開關(guān)控制方法 95
6.2.1 基于位移閾值的多模態(tài)開關(guān)控制方法 95
6.2.2 基于能量閾值的多模態(tài)開關(guān)控制方法 95
6.2.3 控制效果驗(yàn)證 96
6.3 不同頻率比和幅值比對(duì)機(jī)電轉(zhuǎn)換總能量的影響[15] 101
6.3.1 傳統(tǒng)極值切換下的機(jī)電轉(zhuǎn)換總能量 101
6.3.2 減少極值切換下的機(jī)電轉(zhuǎn)換總能量 104
6.4 不同頻率比和幅值比對(duì)每個(gè)模態(tài)轉(zhuǎn)換能量的影響 107
6.4.1 每個(gè)模態(tài)的機(jī)電轉(zhuǎn)換能量方程 107
6.4.2 傳統(tǒng)開關(guān)下的每個(gè)模態(tài)的機(jī)電轉(zhuǎn)換能量 109
6.4.3 改進(jìn)開關(guān)下的每個(gè)模態(tài)的機(jī)電轉(zhuǎn)換能量 110
6.5 參考文獻(xiàn) 113
第7章 基于負(fù)電容的同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)振動(dòng)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(yīng) 117
7.2.2 初次開關(guān)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(yīng) 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(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 122
7.3 切換頻率對(duì)控制效果影響 123
7.3.1 切換頻率對(duì)電壓的影響 124
7.3.2 切換頻率對(duì)能量轉(zhuǎn)換的影響 126
7.3.3 切換頻率對(duì)控制效果的影響 130
7.4 參考文獻(xiàn) 133
第8章 非對(duì)稱同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)振動(dòng)控制方法 135
8.1 非對(duì)稱半主動(dòng)振動(dòng)控制電路[4] 135
8.2 非對(duì)稱半主動(dòng)振動(dòng)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(duì)稱比例系數(shù) 142
8.3 非對(duì)稱同步開關(guān)阻尼半主動(dòng)振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xiàn) 148