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基于压电材料的悬臂梁振动主动控制研究的开题报告
1.研究背景及意义
在现代工程中，机械、航空、汽车等领域的结构振动问题已成为影响工程质量和寿命的关键因素，因此控制和减小结构振动成为了一个关键问题。压电材料具有较好的传感和控制性能，可以通过电场作用下产生机械应力，因此在结构振动的主动控制中具有较广泛的应用前景。悬臂梁是结构振动的基本模型，具有简单、便于实验等特点，因此基于悬臂梁的振动控制研究有着重要的理论和实际意义。
2.研究内容
本文将基于压电材料的悬臂梁振动主动控制进行研究，具体内容包括：
(1)建立悬臂梁的振动模型和压电材料的数学模型；
(2)采用反馈控制方法，设计压电材料在悬臂梁上产生电场的控制方式，以减小悬臂梁的振动；
(3)使用实验验证设计的控制方案的有效性；
(4)分析实验数据，总结结论并提出展望。
3.研究方法及步骤
(1)建立悬臂梁的振动模型和压电材料的数学模型，并对模型进行数值分析和仿真；
(2)采用模型预测控制（MPC）方法进行反馈控制设计，构建控制器；
(3)在实验室制作悬臂梁样品及压电材料，实验测试控制效果；
(4)分析实验数据，总结结论并提出进一步展望。
4.预期成果
通过对基于压电材料的悬臂梁振动控制的研究，可以获得以下成果：
(1)建立悬臂梁的振动模型和压电材料的数学模型，验证其有效性并分析优缺点；
(2)采用MPC方法进行反馈控制设计，控制效果较好；
(3)实验验证设计方案的有效性，得到实验数据并剖析数据；
(4)分析结论，提出进一步展望和改进方案。
5.计划进度
本研究计划在6个月内完成，具体进度如下：
第1-2个月：文献综述，建立数学模型和进行数值分析。
第3-4个月：采用模型预测控制方法进行反馈控制器设计，并进行仿真分析。
第5个月：悬臂梁和压电材料的制作，进行实验验证设计方案的有效性。
第6个月：分析实验数据，并提出结论和进一步展望。完成论文的写作和提交。
6.参考文献（仅供参考）
[1]林松鹤,杨光圆,黄勇.压电材料应用于结构振动主动控制的研究综述[J].机械工程与自动化,2017,46(5):59-63.
[2]罗硕,薛瑞,孔令刚.压电材料悬臂梁振动控制的数值模拟研究[J].机械设计与制造,2017,4:166-169.
[3]UpadhyayD,KaushalM,SharmaV.Structuralvibrationcontrolusingpiezoelectricmaterials:Areview[J].SmartMaterialsandStructures,2016,25(5):053001.
[4]伍清.基于压电材料的振动主动控制研究[D].武汉:华中科技大学,2015.