压电悬臂梁智能元数字仿真模型设计及分析

王 雷 任秉银

(哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨 150001)

邹鸿生

(浙江大学航空航天学院，杭州 310027)

柔性薄壁结构是航空航天领域重要的发展方向，近年来国内外学者对以压电材料作为传感器及作动器的智能结构系统的振动控制问题进行了大量的研究工作［1－5］.

智能结构系统的物理模型实验测试过程中很难改变智能材料的尺寸及布置位置;材料的粘合水平及测试精度甚至环境噪声都会影响实验结果;此外经过反复的实验测试后模型会有一定程度的疲劳破坏:故对其进行仿真是必要的.

智能结构系统的建模及仿真大体有4种方法:①有限元软件仿真;②Matlab软件仿真;③模拟电路仿真;④数字电路仿真.

文献［6］用有限元软件对分布式压电悬臂梁和板结构系统建模并研究最大控制力问题;虽然该方法具有诸多优点，但随着结构越复杂以及划分单元越多，动态分析计算时间过长.文献［7］基于剪应变理论对压电层合梁利用Matlab软件进行振动响应分析;Matlab法的缺点是很难建立复杂的仿真模型.文献［8］利用有限差分方法对压电智能梁以及板结构系统的PZT(锆钛酸铅)压电陶瓷激励器进行模拟电路仿真.文献［9－10］对压电智能控制下的悬臂梁动力学系统采用有限差分方法进行模拟电路化仿真并进行位移反馈和速度负反馈控制测试.模拟电路同样难以构建复杂模型，并且模拟电路元件存在零漂、响应速度低等缺点，放大倍数有限，限制了振动控制仿真……