智能悬臂梁振动控制：MROF DTSMC方法

"这篇论文研究了使用MROF(多响应优化函数)的DSM(离散滑模控制)策略来消除夹层梁振动的问题。文章详细介绍了建立了一个固定在末端且带有嵌入式剪切传感器和执行器的智能悬臂梁的分析模型。该模型基于压电夹层梁元件，其核心含有刚性泡沫。利用MATLAB中的层合梁理论建立了有限元模型，其中每一层被视为Timoshenko梁。通过设定传感器和执行器在多输入多输出(MIMO)系统中的位置，得到了智能悬臂梁的状态空间模型。论文探讨了基于控制信号输入、传感器输出和滑动功能的DSM控制器设计，以控制梁的前三阶振动模式。研究发现，DSM控制器能提供比传统控制器更优的控制效果，而MROF DSM控制器相对于SISO（单输入单输出）DSM控制器表现出显著的优势。该研究发表在《工程》期刊2017年第9期，页码755-778，DOI为10.4236/eng.2017.99046。" 本文关注的主要知识点包括： 1. **主动振动控制**：通过传感器和执行器的实时反馈实现对结构振动的抑制，提高结构的稳定性。 2. **有限元方法**：利用有限元模型分析复杂结构，将连续体离散化为多个相互连接的小单元，简化了梁的分析过程。 3. **LTI系统**（线性时不变系统）：文中提到的梁模型可以视为线性时不变系统，因为它的响应仅取决于初始条件和输入信号，而不受时间的影响。 4. **MATLAB**：使用MATLAB进行层合梁理论建模，这是一个强大的计算工具，广泛应用于工程分析和控制系统的建模。 5. **多输入多输出(MIMO)系统**：传感器和执行器分布在梁的不同位置，形成一个MIMO系统，允许同时控制多个自由度，提高控制效率和精度。 6. **压电夹层梁元件**：这种元件结合了压电材料和夹层梁结构，可以同时实现感知和驱动功能，用于振动控制。 7. **Timoshenko梁理论**：考虑了梁的剪切效应和转动刚度，更准确地描述了梁的弯曲行为。 8. **DSM控制器**（离散滑模控制）：这是一种非线性控制策略，通过改变控制器参数来快速跟踪目标，有效地抑制了系统的不确定性。 9. **MROF(多响应优化函数)**：优化控制策略，通过考虑多个响应变量来改进控制性能。 10. **状态空间模型**：描述系统动态行为的数学模型，用于构建和分析控制系统。 通过对这些知识点的深入理解和应用，研究人员能够开发出一种有效的控制策略，显著改善了对夹层梁振动的抑制效果，这对未来在航空航天、土木工程等领域中减少结构振动具有重要意义。