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采用光致伸缩作动器的复合材料层合梁多模态最优模糊主动振动控制

DOI：10.1016/j.cja.2018.12.030 期刊：Chinese Journal of Aeronautics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文首先建立了光致伸缩作动器复合层合梁的多场耦合有限元模型，并在此基础上结合最优控制与模糊控制提出了一种最优模糊主动控制算法。该方法为解决线性系统控制方法与光致伸缩作动器非线性驱动特性之间的矛盾开辟了新途径：先通过最优控制获取抑制光电层合梁多模态振动的期望控制量，再利用模糊控制逼近光致伸缩作动器产生的目标机械应变，从而实现梁的多模态振动控制。在最优模糊控制器设计过程中，模糊控制设计与最优控制相互独立。仿真结果表明，该控制方法能有效实现光电层合梁的多模态振动控制，且最优模糊控制的控制效果优于最优状态反馈控制。
作者： Mancang JIA，Shengjie ZHENG，Rongbo HE
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为带有光致伸缩作动器的复合材料梁建立有限元模型，并提出一种最优模糊主动控制算法，以解决线性控制方法与光致伸缩作动器非线性驱动特性之间的矛盾，实现多模态振动抑制。

研究成果

所开发的有限元公式在力学分析中具有准确性和有效性。最优模糊主动控制算法成功抑制了不同边界条件下复合材料梁的多模态振动，其性能优于最优状态反馈控制。更高的LQR参数k值能实现更快的减振效果。该方法可推广至板壳结构，并为控制其他非线性系统提供参考。

研究不足

未考虑PLZT光电场与光致应变之间的滞后问题。该研究假设无结构阻尼，对于更复杂的结构或实际应用，该方法可能需要进一步验证。

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