压电半主动多模态振动控制策略——基于状态观测器

"基于观测器的压电半主动多模态振动控制" 在现代工程领域，结构振动控制是一项关键的技术，特别是在航空航天、建筑和机械工程中。这篇由季宏丽、裘进浩和蔡亮亮发表的论文探讨了一种创新的控制策略——基于观测器的压电半主动多模态振动控制。这种方法旨在解决传统半主动控制在多模态振动控制中的效率问题。 半主动控制是一种介于被动和主动控制之间的策略，它通过改变阻尼特性来调节系统响应，而不需要实时反馈或外部能源。在单模态振动控制中，这种控制方法表现优异，但当应用于多模态振动时，由于频繁的开关切换，导致机电转换效率降低，从而影响控制性能。 为了解决这个问题，该论文提出了一种新的估测结构振动模态的方法，即利用状态观测器来观测结构的各阶振动模态。状态观测器是一种数学模型，可以估计无法直接测量的系统状态，例如结构的多个振动模态。通过观测器，可以实时跟踪结构的主要振动模态，并针对性地进行半主动控制，从而提高控制效率和效果。 论文中还构建了一个悬臂复合梁的振动半主动实验平台，进行了两种不同激励环境下的控制实验，实验结果证实了该方法的有效性，能够显著减少结构振动，改善系统性能。这表明该方法具有广泛的适用性，可以应对各种类型的激励条件。 该研究对于推动压电材料在结构振动控制领域的应用，以及优化多模态系统的控制策略具有重要意义。通过状态观测器实现的半主动多模态控制，不仅简化了控制过程，而且克服了传统多模态控制方法的缺陷，为未来智能材料和结构振动控制的设计提供了新的思路和技术支撑。