结构半主动振动控制——压电同步开关阻尼技术

   本书结合同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法的靠前外研究现状及作者取得的很新研究成果，对压电同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法的基本概念、基础理论、近年来提出的多种新方法，以及在典型结构中的应用探索作了较为系统的阐述。

   季宏丽，南京航空航天大学航空宇航学院教授，香江学者，江苏省“六大人才高峰”高层次人才，全国很好博士学位论文获得者。主要研究方向为：智能材料与结构。主持国家自然科学基金、国家“863”子项目、国防基础、航空科学基金等十余项课题。拥有国家授权专利20余项，获国防科技发明二等奖、江苏省力学学会一等奖等各类奖项8项。在核心期刊上发表学术论文120余篇（其中SCI收录70余篇，EI收30余篇）；参编学术专著2部。为美国机械学会、AIAA学会、江苏省航空学会、中国振动工程学会等会员。

   丛书序

前言

第1章绪论1

1.1引言1

1.2智能材料与结构2

1.2.1智能材料与结构的定义2

1.2.2智能材料与结构的发展3

1.3基于压电智能结构的振动控制3

1.3.1被动控制方法4

1.3.2主动控制方法7

1.3.3半主动控制方法10

1.4本书内容和章节安排12

1.5参考文献13

第2章压电智能结构的建模16

2.1压电方程16

2.1.1压电功能元件的本构方程16

2.1.2特定力学条件下的压电方程18

2.2压电材料的机电耦合系数19

2.3压电梁的振动21

2.3.1压电梁的运动方程21

2.3.2压电梁的模态运动方程26

2.4压电板的振动29

2.4.1压电板的运动方程29

2.4.2压电板的模态运动方程33

2.5压电智能结构的基本特性35

2.5.1电学边界条件对压电结构刚度与固有频率的影响35

2.5.2结构机电耦合系数与机械品质因子36

2.6压电智能结构的状态空间模型37

2.6.1使用压电传感器的状态方程37

2.6.2使用位移传感器的状态方程38

2.7压电智能结构的振动响应39

2.8结构模型参数的实验测试方法41

2.9参考文献42

第3章同步开关阻尼半主动方法的控制原理44

3.1SSDS控制方法[13，14]44

3.2SSDI控制方法[7，14]46

3.3SSDV控制方法[9，14]48

3.4振动控制实验验证50

3.4.1实验装置50

3.4.2三种方法的控制效果比较50

3.5参考文献53

第4章自适应SSDV半主动控制方法54

4.1改进的SSDV技术[1]54

4.2基于位移梯度的自适应SSDV方法[2]55

4.3基于LMS算法的自适应SSDV方法[4]55

4.3.1LMS算法原理56

4.3.2LMS算法在自适应SSDV中的应用57

4.4振动控制实验验证58

4.4.1传统SSDV的控制效果58

4.4.2改进的SSDV的控制效果59

4.4.3基于位移梯度的自适应SSDV的控制效果59

4.4.4基于LMS算法的自适应SSDV的控制效果61

4.5参考文献63

第5章任意开关切换下的能量转换65

5.1特定条件下切换参数对控制效果的影响66

5.1.1切换相位对控制效果的影响66

5.1.2切换频率对控制效果的影响67

5.1.3随机切换时的控制效果73

5.2一般条件下切换参数对控制效果的影响[11]76

5.2.1压电元件上切换电压的一般形式76

5.2.2简谐振动下的开关切换电压一般形式79

5.2.3切换频率对SSD控制中能量转换的影响82

5.2.4切换频率对SSDI控制效果的影响86

5.2.5切换频率对SSDV控制效果的影响88

5.3参考文献89

第6章SSD多模态振动控制方法91

6.1多模态系统的总机电转换能量91

6.2多模态开关控制方法95

6.2.1基于位移阈值的多模态开关控制方法95

6.2.2基于能量阈值的多模态开关控制方法95

6.2.3控制效果验证96

6.3不同频率比和幅值比对机电转换总能量的影响[15]101

6.3.1传统极值切换下的机电转换总能量101

6.3.2减少极值切换下的机电转换总能量104

6.4不同频率比和幅值比对每个模态转换能量的影响107

6.4.1每个模态的机电转换能量方程107

6.4.2传统开关下的每个模态的机电转换能量109

6.4.3改进开关下的每个模态的机电转换能量110

6.5参考文献113

第7章基于负电容的同步开关阻尼半主动振动控制方法115

7.1SSDNC控制电路115

7.2SSDNC控制原理117

7.2.1压电元件上电压的瞬态响应117

7.2.2初次开关切换前后压电元件上的电压118

7.2.3压电元件上电压的稳态响应119

7.2.4控制系统的稳定性分析120

7.2.5很优控制下的能量转换120

7.2.6很优控制下的控制效果121

7.2.7控制效果的实验验证122

7.3切换频率对控制效果影响123

7.3.1切换频率对电压的影响124

7.3.2切换频率对能量转换的影响126

7.3.3切换频率对控制效果的影响130

7.4参考文献133

第8章非对称同步开关阻尼半主动振动控制方法135

8.1非对称半主动振动控制电路[4]135

8.2非对称半主动振动控制原理136

8.2.1控制过程中的电压变化136

8.2.2电压非对称比例系数142

8.3非对称同步开关阻尼半主动振动控制实验验证[4]144

8.3.1控制电压144

8.3.2控制效果146

8.4参考文献148