[发明专利]一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法

权利要求书

1.一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、假设结冰大小和结冰位置不固定，则压电片在整个板上均匀布置；

步骤二、根据冰块大小和冰块实际位置，设计出除冰最佳振型；

所述步骤二的具体过程为：

当冰块位于整个板的四个角时，设计的除冰最佳振型的表达式ζ(x,y)为：

其中：a₀和b₀分别为板的长和宽，||·||为取绝对值，x和y为除冰最佳振型的自变量；

步骤三、基于设计出的除冰最佳振型，利用遗传算法得到各压电片电压值的最优解，根据各压电片电压值的最优解得到除冰实际振型。

2.根据权利要求1所述的一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，所述步骤三中，遗传算法的适应度函数J为：

其中：ξ_i为设计出的除冰最佳振型的第i个点的结构横向位移，w_i为根据各压电片电压值得到的除冰振型的第i个点的实际结构横向位移，n_d为点的总个数。

3.根据权利要求2所述的一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，所述实际结构横向位移的表达式为：

其中：w₀(x,y,t)为点(x,y)在t时刻的实际结构横向位移，K_a为机电耦合矩阵，M₀和K₀均为中间变量，M₀＝M_b+M_p，M_b和M_p分别为板和压电片的质量矩阵，K₀＝K_b+K_p，K_b和K_p分别为板和压电片的刚度矩阵，上角标-1代表矩阵的逆，上角标T代表矩阵的转置，V_a0＝[V₁₀,V₂₀,…,V_p0]^T为压电片输入的电压向量，V₁₀,V₂₀,…,V_p0分别是第1个，第2个，…，第p个压电片输入的电压幅值，ψ(x,y)为假设模态函数，ω₀为电压频率。

4.一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、假设结冰的大小和位置已经确定，则在板上结冰的位置处均匀布置压电片；

步骤二、根据冰块大小和冰块具体位置，设计出除冰最佳振型；

所述步骤二的具体过程为：

当冰块位于一个边角时，设计的除冰最佳振型的表达式ζ(x,y)为：

其中：a₀和b₀分别为板的长和宽，||·||为取绝对值，x和y为除冰最佳振型的自变量；

步骤三、基于设计出的除冰最佳振型，利用遗传算法得到各压电片电压值的最优解，根据各压电片电压值的最优解获得除冰实际振型。

5.根据权利要求4所述的一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，所述步骤三中，遗传算法的适应度函数J为：

其中：ξ_i为设计出的除冰最佳振型的第i个点的结构横向位移，w_i为根据各压电片电压值得到的除冰振型的第i个点的实际结构横向位移，n_d为点的总个数。

6.根据权利要求5所述的一种基于振型控制的压电振动精确除冰方法，其特征在于，所述实际结构横向位移的表达式为：

其中：w₀(x,y,t)为点(x,y)在t时刻的实际结构横向位移，K_a为机电耦合矩阵，M₀和K₀均为中间变量，M₀＝M_b+M_p，M_b和M_p分别为板和压电片的质量矩阵，K₀＝K_b+K_p，K_b和K_p分别为板和压电片的刚度矩阵，上角标-1代表矩阵的逆，上角标T代表矩阵的转置，V_a0＝[V₁₀,V₂₀,…,V_p0]^T为压电片输入的电压向量，V₁₀,V₂₀,…,V_p0分别是第1个，第2个，…，第p个压电片输入的电压幅值，ψ(x,y)为假设模态函数，ω₀为电压频率。