论文题目: 移动质量激励梁振动主动控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 胡红生
导师: 钱林方
关键词: 火炮,柔性复合身管,移动质量,智能结构,振动主动控制,压电自感作动器,实时测控系统
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文以国防“十五”研究课题为背景；以新概念武器——柔性智能复合身管为研究对象；以移动质量激励下梁的动态响应与振动的主动控制为研究核心内容。文中首先分析了柔性身管的振动特性，将智能结构振动主动控制技术引入身管振动控制，采用了理论建模与试验研制相结合的技术路线，对应用中的关键技术进行了讨论，为进一步研制柔性智能复合身管奠定了一定的技术基础。 本文对移动质量激励下的梁动态响应进行了研究；采用数值迭代与试验相结合的分析方法全面揭示了移动质量运动速度、运动质量与梁耦合振动之间的关系。 针对压电自感作动器应用中的核心问题——自感信号提取，提出了应用一维最小二乘均方自适应滤波与二维最小二乘均方自适应滤波的信号分离技术，并设计了相应的信号分离和调理电路。 将柔性身管简化为悬臂梁，建立了粘贴有压电自感作动器的柔性梁振动主动控制传递函数模型，同时给出了移动质量激励下的悬臂梁振动控制状态空间模型；基于能量法则，建立了传感器和作动器优化配置模型，分析了移动质量短暂干扰和持久干扰下传感器、作动器优化配置问题，运用模糊自适应控制策略对移动质量激励下的梁振动进行了主动控制。 研制了基于数字信号处理器TMS320LF2407A DSP的自感信号分离系统以及基于TMS320VC33 DSP和PC机智能结构振动主动控制实时测控系统。利用压电智能材料作为自感作动器对移动质量激励下的悬臂梁振动进行了主动控制试验，证实了压电自感作动器的信号分离方法和模糊自适应的振动主动控制策略。 研制开发了一套适用于柔性复合身管振动主动控制的测控系统，为进一步实现柔性复合身管等武器装备系统振动主动控制的一体化设计和工程应用奠定了基础。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 柔性复合身管振动主动控制关键技术研究现状
1.2.1 智能结构振动主动控制国内外研究现状
1.2.2 自感作动器国内外研究现状
1.2.3 身管振动响应分析和振动控制发展现状
1.3 论文的主要工作和创新点
1.3.1 本文的主要工作
1.3.2 本文的创新点
2 压电纤维复合作动器力学模型
2.1 压电效应及柔性复合身管材料选择
2.1.1 压电效应
2.1.2 柔性复合身管材料选择
2.2 基体复合材料的材料特性
2.2.1 单向纤维复合材料的材料特性
2.2.2 压电纤维复合作动器力学模型
2.2.3 压电纤维复合作动器应力应变转换和刚度矩阵的转换
2.3 压电元件的材料特性及本构方程
2.4 本章小节
3 移动质量激励梁振动响应分析
3.1 引言
3.2 移动质量——简支梁模型
3.2.1 模型建立与求解
3.2.2 仿真计算与讨论
3.3 移动质量——悬臂梁模型
3.3.1 模型建立及求解
3.3.2 仿真计算与讨论
3.4 本章小结
4 移动质量激励梁振动响应试验研究
4.1 试验装置组成
4.2 移动质量参数变化对悬臂梁动态响应影响试验研究
4.3 与计算结果的比较
4.4 本章小结
5 压电自感作动器信号分离技术
5.1 压电自感作动器理论模型研究
5.1.1 压电自感作动器概念
5.1.2 压电自感作动器电学模型
5.1.3 压电自感作动器信号分离方法介绍
5.2 基于一维最小二乘均方(LMS)自适应滤波压电自感作动器信号分离技术
5.2.1 基于LMS自适应原理的压电自感作动器信号分离算法理论推导
5.2.2 基于LMS自适应控制策略的压电自感作动器智能结构振动主动控制
5.3 基于2-d自适应补偿原理的压电自感作动器信号分离技术
5.3.1 一维最小二乘均方自适应补偿系统改进设计
5.3.2 二维最小二乘均方(TWLMS)自适应补偿原理
5.3.3 TWLMS自适应滤波算法收敛性分析
5.3.4 TWLMS自适应算法硬件仿真研究
5.4 基于数字信号处理器的压电自感作动器电桥电路输出信号调理
5.4.1 调零电路设计
5.4.2 压电自感作动器电桥电路标定
5.4.3 压电自感作动器感应信号调理电路设计标定
5.5 本章小结
6 移动质量激励梁振动主动控制
6.1 引言
6.2 梁横向振动模型
6.3 连续弹性体振动模态分析
6.3.1 连续弹性体振动一般问题求解
6.3.2 简支梁、悬臂梁横向振动的传递函数
6.4 压电智能梁振动模型模态分析
6.5 移动质量激励智能悬臂梁振动主动控制
6.5.1 压电自感元作动方程
6.5.2 压电自感元传感方程
6.5.3 系统模型的模态分析
6.6 传感器/作动器优化配置
6.6.1 分布式传感器、作动器优化配置
6.6.2 自感作动器优化配置
6.7 移动质量激励梁振动主动控制的模糊自适应策略
6.7.1 引言
6.7.2 基于模糊自适应策略的移动质量激励梁振动的主动控制
6.8 本章小结
7 移动质量激励梁振动主动控制测控系统研制与试验研究
7.1 试验系统描述
7.2 信号调理及测控系统硬件设计
7.2.1 系统硬件设计目标
7.2.2 TMS320VC33 DSP特性
7.2.3 基于TMS320VC33 DSP的智能结构振动主动控制测控系统硬件设计
7.3 软件设计
7.3.1 上位机软件设计
7.3.2 下位机软件设计
7.4 软硬件抗干扰设计
7.5 移动质量激励梁振动主动控制试验研究
7.6 本章小结
8 全文工作的总结
8.1 主要的工作和贡献
8.2 后续研究工作的展望
参考文献
致谢
发表论文
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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