丁高林，郑 宾，于 博，郑桂隆

（中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 山西太原 030051）

0 引言

智能结构是指在基本结构中使用压电材料作为传感和驱动元件的新型结构，具有集传感和驱动于一体的优越特性。本设计中智能结构振动主动控制系统主要由以下几部分组成：结构材料，传感器压电陶瓷PZT，驱动器压电聚合物PVDF和控制系统。

1 实验模型及实验系统建立

图1 智能梁结构图

根据压电智能梁的力学模型及传感/驱动器位置优化理论，采用压电陶瓷PZT-5作为驱动器分别与1 mm、2 mm厚的钢等截面梁形成智能单元，采用应变片作为传感器，建立智能梁振动主动控制实验模型，如图1所示。

2 系统组成及工作原理

整个压电智能结构振动主动控制系统的组成如图2所示。其基本工作原理如下：振动控制对象结构上按一定规则粘贴或者嵌入有一定数量的压电片，其中一部分作为传感器。控制对象振动时，压电片等将各被测点的振动信号转换成电荷信号，电荷放大器则将电荷信号转换为反映振动大小的电压信号，经信号调理后，进入多路A/D转换器，转换成适于DSP处理的数字信号，DSP根据相应的控制方法进行快速处理，得到的控制信号经D/A转换器转换为模拟电压信号，经滤波及功率放大器后驱动压电片进结构的振动主动控制，经A/D采样的数据通过TMS320F2812 CAN模块与上位机进行通信对采集的数据进行实时显示。

图2 振动主动控制系统的组成

3 控制系统

在图2虚线框所示的基于DSP的控制单元中，选用了TI公司的高性能32位数字信号处理器TMS320F2812，其内部时钟最高达150 MHz时，指令周期仅为6.67 ns，其片上还集成有多路A/D模块。……