[发明专利]一种准独立模态传感器的构建方法

摘要

一种准独立模态传感器的构建方法，它有三大步骤：1.在板上粘贴m个压电应变率传感器，它们经过各增益g_si后求和构成一个组合式压电应变率传感器，随后去激励由n个增益g_aj构成的组合式压电作动器；2.对于应变率传感器有选取m个压电传感片的区域Ω_si和相应的g_si使得三、建立目标函数通过调节各压电传感器后接的比例放大器的增益来实现；本发明在结构振动主动控制领域里具有实用价值和广阔的应用前景。

主权项

1.一种准独立模态传感器的构建方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：在板上粘贴m个压电应变率传感器，各个输出为u_si(i＝1，2…m)，它们经过各增益g_si后求和构成一个组合式压电应变率传感器，总输出为u_s，随后去激励由n个增益g_aj(j＝1，2…n)即压电作动片一起构成的组合式压电作动器，在组合式传感器后串接一个低通滤波器，滤去高频模态响应，减少了压电结构的自由度，在下列方程(4-5)、(4-6)等中求和上限∞变为有限数N，从而使理想模态滤波器条件(4-8)变为切实可行；其中其中，公式中的符号含义是：u_s表示压电应变率传感器和压电应变传感器的输出电压，h表示薄板的厚度，δ_p表示压电片的厚度，e_p、h_p分别表示前述第二类压电方程和第四类压电方程中的压电系数，R_f表示应变率传感器和应变传感器中的运放反馈电阻，R表示压电应变传感器中的大电阻，Φ_r表示薄板的第r阶模态向量，表示薄板的第r阶压电模态，q_r表示第r阶模态坐标，c_s表示一常数，Ω_s表示压电片遍及的结构区域，L表示感兴趣的模态号，x、y表示压电薄板上点的坐标，s表示复频域；步骤二：为简便计，在方程(4-5)-(4-6)中把系数取为1，有(应变率)i＝1，2…m  (4-11)(应变)i＝1，2…m  (4-12)这样对于应变率传感器有其中选取m个压电传感片的区域Ω_si和相应的g_si使得其中，公式中的符号含义是：u_si表示第i个压电应变率传感器和压电应变传感器的输出电压，表示薄板的第r阶压电模态，Ω_si表示第i个压电片遍及的结构区域，q_r表示第r阶模态坐标，N表示压电模态数，s表示复频域；这一对组合式压电应变率传感器成为板的第L阶模态传感器，它将使第L阶模态的阻尼系数增大，而其余各阶模态的不变；步骤三：条件(4-15)是关于压电裁剪概念的推广，由于引入了多个选择压电片区域及可调节的增益，使其从本质上将变得切实可行；为此，建立目标函数Js(Ωs,gs,m)=Minr∈(1,N),r≠L|Pr(Ωs,gs)PL(Ωs,gs)|---(4-16)]]>其中，公式中的符号含义是：J_s为一表示符号无具体含义，Ωs表示m维区域向量，g_s表示m维增益向量，P_r为一表示符号无具体含义；通过调节各压电传感器后接的计算机程控比例放大器的增益来实现，优化的目标是选择压电传感器的数目及相应的m维区域向量Ω_s和增益向量g_s，使J_s足够接近于0，当m→∞，压电片尺寸→无穷小而遍布整个结构时，将有J_s→0，达到真正的模态传感器条件，至此，我们完成了此种准独立模态控制传感器的构建。