张顺琦　于喜红　王战玺　秦现生

摘要：为了实现对压电智能结构此类复杂机电耦合系统的主动振动控制仿真，建立了智能结构的机电耦合动力学有限元模型，并推导和简化了模型的动力学方程与压电传感方程，建立了系统的状态空间模型，设计了模糊逻辑控制器。基于模糊逻辑理论，划分了两种不同级别的模糊集合，确定了模糊集合语言变量值，设计了4种不同的模糊控制规则，并采用重心法作为逆模糊化方法。分别模拟了智能结构的自由振动、在脉冲干扰下的振动以及在谐波干扰下的振动，比较了模糊控制器、PID控制器、LQR控制器在3种不同类型的振动方式下对智能结构的振动控制效果。 关键词：振动控制；智能结构；模糊控制；压电材料 中图分类号：TB535；TP273.4

文献标志码：A

文章编号：1004-4523（2017）01-0110-08 DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2017.01.015

引言

对压电智能结构机电耦合建模和振动控制进行仿真可有效避免高昂的实验费用，并可给设计提供参考，缩短设计周期。薄壁结构与压电材料集成的智能结构建模可采用三维有限元方法，或基于各种板壳假设下的二维有限元方法，如基于经典板壳假设[1]、一阶剪切变形假设（又称Reissner-Mindlin假设）_2]、三阶剪切变形假设[3]、Zigzag假设_4等。三维有限元方法没有考虑任何几何上的假设，计算相对精度高，但是模型的维数大，导致计算消耗大。二维有限元通过板壳假设可大大减少计算消耗，可仍然保证较高的精度。

在主动振动控制仿真方面，大部分已发表的文献采用相对简单易实现的速度反馈[2-3]、Lya—punov[5]和Bang-Bangc6]等控制方法。……