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    摘要针对航天工程领域中柔性结构振动控制的问题，本文采用智能压电片作为控制中的致动器和传感器，对柔性臂系统的振动控制进行了仿真与实验研究。首先使用有限元建模方法，建立了实验系统中的悬臂梁的模型。通过设计U形夹槽，调节悬臂梁模态频率，对实验装置做出了改进。研究了一类带有直接传输项的积分型控制器设计方法，增加系统阻尼，抑制挠性振动。对三种积分控制律进行了数值仿真，结果表明控制效果最好的是带通滤波器。在柔性臂实验系统上进行的物理实验，验证了控制算法对抑制悬臂梁振动的有效性。28843
    关键词    悬臂梁  抑振   调节频率  积分谐振控制器
    毕业论文设计说明书外文摘要
    Title    Active control and experimental study of flexible beam                  
    Abstract
    Aiming at the vibration control issue of flexible structures in the space engineering, smart piezoelectric materials are used as actuator and sensor to perform simulation analysis and experimental study of vibration suppression of flexible beam. In this paper, the finite element method is used to model the cantilever beam first.The method of adjusting the modal frequency of the cantilever beam is designed to increase functionality of the experimental set up.An integral controller with direct transmission terms is adopted to increase the damping of the system and suppress the vibration of the vibration. Numerical simulation of three kinds of integral control rate is performed, and simulation results show that the best control method is bandpass filter. At last, the experimental system is introduced, and experimental study of the cantilever beam is presented. Experimental results show the effectiveness of the presented control algorithm.
    keywords    flexible beam   vibration control  frequency adjustment   integral resonant control
    目   次
    1  绪论    1
    1.1  智能压电材料    1
    1.2  本文内容安排    2
    2  柔性臂系统有限元建模    3
    2.1  动力学模型    3
    2.2  压电传感方程    6
    2.3  压电致动方程    7
    2.4  本章小结    7
    3  一种调节悬臂梁频率的方法    8
    3.1  改变挠性模态频率的目的    8
    3.2  基本原理    8
    3.2  实现方法    9
    3.3  实验证明    11
    3.4  本章小结    13
    4  积分谐振控制器设计    14
    4.1  振动控制算法    14
    4.2  控制器介绍    14
    4.2.1  零极点交错现象的分析    15
    4.2.2  直接传输项的添加及数值计算    16
    4.3  系统波特图    17
    4.4  控制器设计    18
    4.5  直接传输项对控制的影响    19
    4.6  本章小结    20
    5  仿真及实验结果    21
    5.1  仿真结果    21
    5.2  实验结果    25
    5.3  本章小结    30
    结  论    32
    致  谢    33
    参考文献34
    1  绪论
    如今，航天事业发展速度越来越迅速，柔性材料是航天材料中必不可少的一部分[ ]。外部环境的影响会引起柔性机械系统的振动。现在的航天器执行的任务越来越多样和复杂，这随之会引来结构振动问题。此外，现在工程领域也存在很多结构振动问题，振动的存在会引起敏感器件准确度的下降，甚至使设备在应用中不能完成预定的任务，但是这种环境中高精度的定位是非常重要的。例如，航天飞机上的机械臂远程操作系统在抓取空间物体的过程中，为了保证运行精度，每前进较小的距离，都要停滞一小段时间以消除由于机械臂运动所引起的振动，这样就大大影响了机械臂的工作效率[ ]。因此，振动控制在很多科学和工程领域都是非常重要的，柔性材料的振动控制一直被人们研究着。本文是针对有压电陶瓷的柔性悬臂梁振动控制的研究，并设计了一种调节悬臂梁振动频率的方法，检验了不同频率下的振动控制效果。
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