[實用新型]一種準獨立模態傳感器

無效

• 申請號: 201020046920.4
• 申請日: 2010-01-14
• 公開（公告）號: CN201724735U
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 姚軍;李曉鋼;吳雁飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08;G05D19/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮

(一)技術領域

本實用新型涉及一種壓電傳感器，尤其是涉及基于準獨立模態控制方法的一種準獨立模態傳感器，屬于結構振動主動控制領域。?

(二)背景技術

對于一個多自由度特別是∞自由度的連續結構的振動控制，“溢出”問題是令人頭疼是攔路虎，成為眾多文獻關注的一個主題。其中，從理論上說，最吸引人的解決辦法要數“獨立模態控制”技術。它基于結構振動模態理論，首先把結構傳感器響應變換到模態坐標域中，在其中按一個一個單自由度系統設計控制器和優化模態廣義力，最后再反變換到物理坐標由作動器驅動結構，完成無溢出的閉環控制。這種策略的基礎是要有大量的分布式的傳感器和作動器，因此，多年來只能當作一種理想模型來欣賞——仿真試驗或討論。但是，近二十年來，隨著重量輕、價格低，可大量分布的壓電傳感器和作動器的崛起，使它變得比較現實了，它的理論和實踐價值日益受到人們的重視。?

獨立模態控制理論的核心是模態傳感器和作動器的組建和實施。分布式的壓電片實際上可以看成是有∞多個傳感器和作動器，并且還有一定的“運算”功能，這恰恰迎合了組建模態傳感器和作動器的需要，這就是近年來不少文獻熱衷于壓電片剪裁的獨立模態控制的原由。?

本實用新型中用壓電梁作為典型結構來解釋獨立模態控制理論的原理以及本實用新型在壓電結構振動控制中的應用，但該實用新型也適用于其他結構，特別如航空航天產品之類的大型柔性結構。?

圖1是眾多文獻采用的典型的壓電片裁剪獨立模態控制示意圖(單模態)，從圖可見：在梁1’的下表面貼有一壓電作動片2’，上表面相應位置貼有同一尺寸的壓電測量片3’經一大電阻4’后接電阻5’和運算放大器6’構成壓電應變傳感器；?

壓電剪裁獨立模態控制的現實性和局限性：?

(1)多模態控制要貼多層壓電片，顯然不那么現實可行。?

(2)非均勻梁結構例如變截面的，有剛度突變的，帶有集中質量的等等，裁剪條件將變得非常復雜甚至沒有可行的解。對于其它復雜結構，首先沒有應變振型(如梁的?)的解析解，用有限元法等求解，誤差將較大；其次，或許更為重要的是，即使對于簡單的彈性薄板，應變傳感器的輸出方程中的η_r將成為?

ηr=∫∫δpshps(Φrxx(x,y)+Φryy(x,y))dxdy---(2-1)]]>

這里可裁剪的東西似乎只剩下δ_ps(x，y)和h_ps(x，y)了，即壓電片的厚度或壓電常數要隨板的坐標x，y而變。這顯然是很不現實的。更有甚者，似乎也很難找到關于應變模態?的正交函數系。?

(3)關于適應性?

首先，如果結構特性特別是固有振型在運行中有所變化，已裁剪好的壓電傳感器和作動器將偏離獨立模態控制條件，從而有可能使整個控制失效。另外，“硬化”的獨立模態傳感器和作動器也在很大程度上限制了智能傳感和作動器與現代自適應控制技術相結合的深遠潛力。?

(三)實用新型內容

1、目的：本實用新型的目的是提供一種準獨立模態傳感器，它克服了原有的理論模型在現實應用中的困難，是一種設計優化，可用于實踐的準獨立模態傳感器。?

2、技術方案：?

見圖2所示?