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振动智能控制

/dynamic control of smart structures/
条目作者王记增

王记增

最后更新 2024-06-11
浏览 177
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通过将主结构集成传感器、致动器与控制器形成智能结构,从而实现结构智能识别、判断并致动的一种主动振动控制模式。

英文名称
dynamic control of smart structures
所属学科
力学

智能结构是一种仿生结构体系,通过嵌入或层状复合等集主结构、传感器、致动器及控制器于一体。常用的传感器材料包括形状记忆合金材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电流变体和磁流变体等。压电材料是在智能结构振动控制中广泛采用的感知材料。目前较适合于智能结构传感器件的压电材料有压电陶瓷及偏聚二氯乙烯(PVDF)。由于压电材料性脆,故压电聚合物(如PVDF)常作为传感器。而对于致动器,常用的有效材料包括形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。这些材料在一定条件下可产生较大的应变和应力,担负着致动的任务。可以看出,有些材料既是驱动材料又是感知材料,起到了身兼二职的作用,这也是智能结构设计时可采用的一种思路。振动智能结构中的控制器相当于智能结构的神经中枢,其控制对象为结构本身。控制器的有效性取决于控制策略与算法的有效性。由于智能结构本身是分布式强耦合非线性系统,且所处环境具有不确定性及时变性,因此控制器应具有分布式与中央处理方式相协调的特点,且应具有一定的鲁棒性及在线学习功能。另外,智能结构的集成设计是有效实现其主动控制的另一关键问题,并与控制策略相互影响。目前,振动智能控制结构已在航天结构、机器人操作和大型发射天线等领域得到广泛应用。

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