压电智能应用于柔性悬臂梁振动控制系统研究

杨宏斌

摘 要： 基于模糊控制的振动控制方法，针对柔性悬臂梁，设计了相应振动控制器。采用电桥电路法分离出压电自感知执行器的感知信号，通过传感器将采集进来的信号，由最优控制理论离线计算得到理论输出值。并将理论输出值与对应的系统输入值对应起来，从而建立拥有最优解的模糊控制规则表。通过传感器采集系统状态并经过处理得到输出信号，作用于执行器上对柔性梁的振动进行抑制。仿真结果表明，采用的控制器对于改善振动快速控制是非常有效的。

关键字： 模糊控制； 最优控制； 振动控制； 悬臂梁

中图分类号： TN911?34； TP13 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）14?0005?03

Study on piezoelectric intelligence applied to vibration control system

for flexible cantilever beam

YANG hong?bin

（ School of Energy and Engineering， Yulin University， Yulin 719000， China）

Abstract： Based on the vibration control methods of fuzzy control， a corresponding vibration controller was designed for flexible cantilever beams. Bridge circuit method is adopted to separate the sensing signal from piezoelectric self?sensing actuator. Signals collected by sensors are calculated by means of the optimal control theory to get theoretical output values， and make it correspond with the related system input value， so as to make a fuzzy control regulation table with optimal solution.The system working condition is collected with sensors and processed to get output signal for suppressing effect on the vibration of the flexible beam. The simulation results show that the controller is very effective for improving the rapid control of vibration.

Keywords： fuzzy control； optimal control； vibration control； cantilever beam

0 引 言

从近代航空航天领域的研究现状和工、农业生的科技发展来看，对柔性结构的振动已经逐步深入到社会生产、研究的各个领域中，随着微处理器和主动控制理论的发展也大大促进了对振动控制效果，越来越多的新兴控制理论出现在人们的视野中。同时，新型材料的发展对振动控制精度起到了非常重要的推进作用。在众多研究学者的不断努力中，振动主动控制现今也取得比较显著的发展。

1 系统模型

1.1 新型智能压电材料的物理模型

新型智能压电材料具有体积小、重量轻等众多优点，因此广泛应用于振动主动控制的研究中。通过将智能压电材料融入到电桥中，进行对信号进行的分离，从而获得在外力作用下的感应电压。采用电桥电路进行信号分离，如图1所示，图中[Um]为曲线所框的智能压电材料受到应力时所产生的电压，[Rr]为参考电阻，[R1，R2]为串联电阻[Uc]为控制电压。……