金属/陶瓷功能梯度悬臂板的振动抑制研究

摘要：

提出了一种抑制功能梯度材料(functionally graded material,FGM)悬臂板振动的鲁棒控制方法.悬臂板的材料性能沿厚度方向按体积分数幂律进行梯度分布.采用经典层合板理论、一阶活塞气动力理论、Hamilton原理和Galerkin方法,推导气动力作用下功能梯度悬臂板的动力学方程.为了抑制板的振动,将压电片贴在FGM悬臂板的上下表面分别作为作动器与传感器,利用压电片的正逆压电效应,设计状态反馈控制器,引人全维状态观测器,形成功能梯度悬臂板动力学控制系统的闭环回路.在控制方案上,除了采用鲁棒控制方法外,还采用了线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)方法对振动抑振效果进行对比分析.采用数值方法研究了体积分数指数和长宽比对FGM悬臂板振动特性的影响.通过比较不同体积分数指数、长宽比、温度以及参数不确定条件下的时间历程图和控制电压图,验证所提控制器的有效性和准确性.

关键词：功能梯度材料(FGM)、悬臂板、气动力、振动抑制、全维状态观测器

所属期刊栏目：41

分类号：O327;TB535(振动理论)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;内蒙古自治区自然科学基金项目

在线出版日期：2022-11-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：185-194