[发明专利]基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法

权利要求书

1.一种基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S10，实时获取柔性碳素悬臂梁的弹性位移，作为输入数据；

步骤S20，基于所述输入数据，通过预构建的分布参数模型得到控制力矩，对所述柔性碳素悬臂梁进行振动控制；

其中，所述分布参数模型，其构建方法为：

步骤A10，基于粘贴在柔性碳素悬臂梁表面上的智能材料条的一端在加载激励电压后产生弯曲的尖端位移以及智能材料条的长度，计算尖端转角；并通过黑箱模型构建激励电压和尖端转角的线性关系模型；

步骤A20，根据柔性碳素悬臂梁弯曲时中性层曲率半径和弯矩的关系，结合所述线性关系模型，得到基于激励电压与智能材料条弯矩之间的映射关系，并构建智能材料条的动力学模型；

步骤A30，基于所述智能材料条的动力学模型，计算柔性碳素悬臂梁的动能、弹性势能、以及不包含阻尼的非保守力所做的虚功，并结合Hamilton原理，构建无阻尼下的柔性碳素悬臂梁的分布参数模型，作为第一模型；

步骤A40，计算非保守力加入粘性阻尼、结构阻尼对柔性碳素悬臂梁所做的虚功，并结合所述第一模型，构建有阻尼的分布参数模型，作为最终的分布参数模型。

2.根据权利要求1所述的基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，所述尖端转角，其计算方法为：

其中，表示尖端转角，表示尖端位移，表示智能材料条的长度。

3.根据权利要求2所述的基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，所述智能材料条的动力学模型为：

其中，表示智能材料条的动力学模型输出的力矩，表示激励电压，表示智能材料条的抗弯刚度，为设定常数。

4.根据权利要求1所述的基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，所述无阻尼下的柔性碳素悬臂梁的分布参数模型为：

其中，表示柔性碳素悬臂梁上点处的单位质量密度，、分别表示柔性碳素悬臂梁的弯曲刚度、智能材料条的抗弯刚度，表示时刻的智能材料条的动力学模型输出的力矩，表示悬臂梁上点处、时刻的弹性位移的二阶时间导数，表示悬臂梁上点处、时刻的弹性位移的二阶偏导数，表示的二阶位移偏导数，表示悬臂梁上的任意位置。

5.根据权利要求4中所述的基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，步骤A40中“计算非保守力加入粘性阻尼、结构阻尼对柔性碳素悬臂梁所做的虚功”，其方法为：

其中，表示非保守力加入粘性阻尼、结构阻尼所做的虚功的变分，表示粘性阻尼，表示结构阻尼，表示柔性碳素悬臂梁上点处，时刻的弹性位移的变分，表示位移的微分，表示悬臂梁上点处、时刻的弹性位移的时间导数，为的一阶偏导数，表示悬臂梁长度。

6.根据权利要求5所述的基于智能材料驱动的柔性碳素悬臂梁的控制方法，其特征在于，所述有阻尼的分布参数模型为：

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