压电组件风洞模型支撑系统振动控制仿真研究

"该文章主要探讨了在风洞试验中，如何通过压电组件嵌入式技术对风洞模型支撑系统的振动进行主动控制，以提高风洞试验的准确性和可靠性。作者基于压电材料的机电耦合特性以及振动主动控制原理，设计了一种压电组件嵌入式的模型支撑系统，并利用刚柔耦合动力学理论建立了仿真模型。通过结合PID控制算法，构建了结构控制一体化的仿真模型，实现了对系统振动的有效控制。此外，考虑到接触非线性因素，建立了有限元模型，对接触强度进行了校核和优化。仿真结果显示，这种压电组件嵌入式的方法显著提高了模型支撑系统的振动控制效果，确保了结构的安全性和工程实用性。" 这篇论文详细阐述了在风洞试验中模型支撑系统振动问题的重要性，以及采用压电组件嵌入式技术进行主动振动控制的解决方案。压电材料因其独特的机电耦合性质，被广泛应用于振动控制领域。在本文中，研究者首先介绍了风洞试验中模型支撑系统因吹风产生的振动对试验精度和可靠性的影响，指出解决这一问题的紧迫性。 接着，他们基于压电材料的特性，设计了一种新的模型支撑系统，该系统内嵌入了压电组件，以实现振动的主动控制。这个设计充分利用了压电材料在受到机械应力时能产生电荷，反之亦然的特性，通过电信号调控压电组件的形变，从而抵消或减少模型支撑系统的振动。 为了分析和模拟这一系统的动态行为，研究者采用了刚柔耦合动力学理论，构建了一个包含模型支撑系统结构振动的仿真模型。在此基础上，他们结合经典的PID（比例-积分-微分）控制算法，构建了一个结构控制一体化的仿真模型，以实现对系统振动的实时、精确控制。PID控制器是工业自动化中常用的反馈控制策略，能够有效稳定系统的动态响应。 在考虑实际应用中的非线性因素时，如压电组件与支撑结构之间的接触非线性，研究者建立了压电组件嵌入式结构的有限元模型。通过有限元分析，可以更精确地模拟结构的应力分布和接触状态，对接触强度进行校核，以优化压电组件的嵌入方式，确保系统的稳定性和安全性。 仿真结果表明，采用这种压电组件嵌入式方法的模型支撑系统在振动控制方面表现出色，有效地降低了振动水平，提高了风洞试验的精度，同时保证了支撑结构的可靠性，具有良好的工程应用前景。该研究对于提升风洞试验的质量，尤其是对于高精度风洞测试的需求，具有重要的理论和实践意义。