基于WSN的懸臂梁結構無線控制系統(tǒng)的設計和初步驗證.pdf

1、目前，懸臂梁結構被廣泛使用于土木結構中，但由于這些梁結構在受到外力作用時會產生持續(xù)的振動，嚴重影響結構的工作性能和服役時間。因此，對這類結構進行振動控制頗為重要。振動主動控制精度高，自適應調節(jié)能力強，在結構振動控制中被廣泛應用。壓電材料可以提供廉價可靠并且無損于結構的驅動和傳感方式，在土木工程中有很多采用壓電材料進行結構振動控制的研究。在傳統(tǒng)的傳感器實際應用中，要通過導線實現(xiàn)信息交互，使得系統(tǒng)成本增加，維護困難，設計也更加復雜。

2、　　本文基于上述因素，設計了一種無線控制系統(tǒng)并通過實驗對其進行初步驗證，該系統(tǒng)采用嵌入式技術和無線傳感器技術，不僅能夠有效對懸臂梁結構振動進行控制，而且體積小、功耗低、布線少、基本不會對土木結構造成任何損傷。
　　本文工作內容包括:首先，在研究壓電效應的原理基礎上，通過實驗獲得了壓電材料傳感和執(zhí)行的特性;其次，在熟悉結構振動控制理論的基礎上，完成了本系統(tǒng)的算法設計;再次，對本文研究對象懸臂梁結構進行了建模分析;然后，基于無線傳感器

3、網(wǎng)絡技術，搭建了懸臂梁無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括懸臂梁、PVDF傳感器、信號調理電路、A/D采集板卡、控制運算單元、D/A輸出板卡、功率放大器、壓電雙晶片驅動器，以嵌入PD（比例微分）控制算法的DSP作為核心控制運算單元，PVDF采集結構振動的參數(shù)，經(jīng)單片機A/D轉換后通過無線方式傳給DSP，DSP通過控制算法計算輸出控制值，并用D/A輸出、功率放大器放大輸出信號來驅動壓電雙晶片，達到控制結構振動的目的，上述系統(tǒng)實驗結果表明，結構振動時間