[发明专利]一种柔性悬臂梁结构振动主动控制系统及方法

权利要求书

1.一种柔性悬臂梁结构振动主动控制系统，其特征在于，激光位移传感器、数据采集卡、控制器、电压放大器、压电致动器依次相连，所述压电致动器连接到柔性悬臂梁，所述激光位移传感器连接到柔性悬臂梁；

所述激光位移传感器实时采集柔性悬臂梁的振动位移信号，并将数据传送到数据采集卡；数据采集卡将从激光位移传感器测得的数据送到控制器进行处理；控制器根据激光位移传感器所采集到的振动信号利用时频分析技术估计出干扰的频率，并根据自适应前馈控制算法计算出主动控制所需要的控制电压，发出控制指令；电压放大器根据控制指令，将控制电压放大一定倍数使其达到压电致动器的有效工作电压。

2.如权利要求1所述的一种柔性悬臂梁结构振动主动控制系统，其特征在于，所述压电致动器黏贴在柔性悬臂梁上，在控制电压的作用下产生形变。

3.一种柔性悬臂梁结构振动主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取系统计算参数；

步骤2：获取系统振动信号，即

步骤3：计算柔性悬臂梁结构系统模型；

步骤4：估计干扰频率，计算主动控制的电压；

步骤5：电压放大器放大控制电压，即电压放大器根据控制指令，将控制电压放大使其达到压电致动器的有效工作电压；

步骤6：压电致动器在控制电压作用下产生形变。

4.如权利要求3所述的一种柔性悬臂梁结构振动主动控制方法，其特征在于，所述步骤1计算的参数包括梁的长度L、压电致动器电压常数C_a、梁的杨氏模量E_b、惯性矩I、梁的密度ρ_b、梁的横截面积A_b、压电致动器左右端位置激光位移传感器测量点位置r_b、电荷常数d₃₁、压电致动器的杨氏模量E_a、宽度w_a、压电致动器以及梁的厚度t_a,t_b。

5.如权利要求4所述的一种柔性悬臂梁结构振动主动控制方法，其特征在于，所述步骤3的模型为其中，r_b为激光位移传感器测量点位置，β是电压放大倍数，d₃₁是电荷常数，E_a、t_a、w_a是压电致动器的杨氏模量、厚度和宽度；频率ω_i用求得，其中E_b,I,A_b,V_a(r,t),ρ_b分别表示梁的杨氏模量、惯性矩、截面面积、控制电压、密度。

6.如权利要求5所述的一种柔性悬臂梁结构振动主动控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：设置初始控制输入；提取振动信号的主要频率；判断已提取频率的稳定性；设计和执行新的控制输入；根据消失的干扰调整控制输入分量的数量；确定是否需要更新控制输入分量。