基于MFC驱动的结构热变形物理模拟方法

该文提出一种基于压电纤维复合材料(MFC)的结构热变形物理模拟方法,建立了悬臂梁结构热变形与 MFC驱动变形的相关性方程,并与有限元仿真进行对比验证。面向复合材料层合板以结构热变形模拟为目标, 利用优化的方法反求出 MFC的驱动电压,从而指导 MFC驱动实验。结果表明,对于均质悬臂梁的弯曲变形,仿真结果与理论表达式一致;面向层合板的弯扭耦合变形、MFC驱动变形与热变形的测点位移误差均在5%内,验证了该文提出的物理模拟方法的有效性。     

压电纤维复合材料有限元模拟及其试验研究

考虑压电纤维复合材料(MFC)压电陶瓷纤维层和指间交叉电极设计,假定压电陶瓷纤维极化方向相同,设置递进的电压边界条件,建立MFC均匀压电层等效有限元模型,借助ANSYS-APDL软件进行结构-压电耦合场仿真,模拟其工作的真实变形;同时进行自由应变和阻滞力的数值测试,数值上验证了有限元模型,修正纤维纵向压电应变常数d_(33)。对含有MFC驱动器的铝合金悬臂梁进行数值和试验研究,验证了该模型的准确性。与细观尺度上的MFC有限元模型相比,该有限元模型节约了计算成本,可应用于实际工程中。结果表明,MFC激励法用于振动特性分析时,操作简单,重复性好,信噪比高。     

基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为30 m m×30 mm,拥有4 9个静电驱动单元的可变形反射镜.测试得到的镜面变形-电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性.     

基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为30mm×30mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜.测试得到的镜面变形-电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性.     

弯曲摆动作用下MFC输出开路电压幅值的研究

为了对基于柔性压电材料的流致振动俘能装置的设计优化提供技术支持,对一种压电纤维复合材料（MFC）的压电纤维片在弯曲摆动作用下的压电特性展开研究。首先理论分析了MFC压电纤维片的压电输出机理,并建立了压电模型,得出影响MFC压电纤维片输出开路电压幅值大小的各种因素;然后设计搭建了一种基于步进电机的MFC压电纤维片往复弯曲摆动试验台,利用该试验台研究了MFC压电纤维片在不同弯曲角度、弯曲摆动速度、基板、表面积等因素下的压电特性。研究结果表明,MFC压电纤维片的输出开路电压幅值随纤维片弯曲角度的增加而增大,当输出电压幅值达到最大值,继续增加弯曲角度,输出开路电压幅值不会产生明显变化;其输出开路电压幅值随压电片表面积的增加而变大;弯曲摆动速度及基板对输出开路电压幅值影响较小。     

基于模糊网络的机翼天线变形测量方法

高空长航时无人预警机的发展日益受到重视,而对其机翼长基线天线变形的实时高精度测量对保证天线性能具有重要意义。结合模糊自构架理论,提出了一种适于机翼变形实时测量的模糊网络法。首先,根据测得的机翼上各个位移测量点的形变位移量和相关应变点的应变量,自主构架网络来逼近二者之间的关系;然后,以空间三角桁架为对象进行仿真分析,并在静载作用下对铝制翼板模型进行变形测量实验。研究表明:模糊网络法具有较高的测量精度和较快的训练速率,为机翼变形测量提供了一种新的思路。     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

展向变形飞行器机翼扭转时的鲁棒飞行控制与分析

为了研究机翼扭转变形对飞行器纵向飞行性能的影响,本文采用小扰动线性化方法建立展向扭转变形飞行器的变参数模型,运用鲁棒最优方法设计机翼扭转变形时的纵向飞行控制律,并用S函数编写展向变形飞行器模型,最后采用SIMULINK对设计的控制律进行仿真分析。仿真结果显示,设计的鲁棒最优控制律能够对变形飞行器进行飞行控制,并且机翼完全扭转能够辅助飞行器下降,机翼不完全扭转能够辅助飞行器爬升。     

MFC在水中摆动时输出开路电压幅值研究

利用柔性压电材料从流体的流动中获取能量已成为一个研究热点。该文研究了一种压电纤维复合材料(MFC)在水中摆动激励下的压电特性,建立了MFC压电纤维片在水中摆动激励下的数学模型,并结合MFC压电纤维片的压电输出机理得出影响MFC压电纤维片输出开路电压幅值大小的因素。最后设计搭建了MFC压电纤维片在水中摆动的试验台,利用该试验台验证了模型的正确性,并研究了MFC压电纤维片在不同摆动频率下的压电特性。结果表明,在摆角幅值为10°,摆动频率为1.75 Hz时,MFC的输出开路电压幅值取得最大值(600 mV),继续增大摆动频率,输出开路电压幅值逐渐减小。     

针对微生物燃料电池能量采集的最优电容理论计算方法与实验研究

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)已被认可为最具前景的可替代、可再生的清洁能源之一,但是其输出电压和电流较小,几乎难以直接驱动目前任何商用电子器件.在实际应用中,通常需要能量管理系统(PowerManagement System,PMS)来存储其输出能量,然后经变换处理后间歇式的驱动负载.在PMS中,超级电容器通常被选作为电能存储器件.由于MFC输出能量有限,如何使最多的能量转存到超级电容器中成为MFC应用领域重要的研究内容.通过分析MFC反应机理,采用目前普遍公认的MFC等效电路模型,提出了一种计算最优电容值的理论方法,选用该最优电容,能够使MFC在一个充电周期内产生的平均功率最大.基于建立的单室空气阴极MFC实验系统,进行了最优电容值检验实验.理论和实验结果验证了该方法的有效性.     

基于MFC前馈补偿的抛物面天线型面控制方法

提出了一种采用压电纤维执行器(MFC)控制抛物面天线的方法。首先采用数值仿真进行MFC的控制特性评估,其次在抛物面天线表面搭载MFC,通过MFC的逆压电效应产生形变,带动抛物面天线变形,采用激光位移传感器实时监测抛物面天线位移,进而采用前馈控制补偿方式对MFC控制中的迟滞性进行调整,最后将仿真与试验结果进行比较,得到抛物面天线表面精度控制的要求。     

老年人健康信息管理系统的开发与应用

从电路模型上分析多路复用技术在压电微变形镜控制中的驱动特性,设计了基于双MOSFET开关的驱动电路,并对致动器的电压保持能力和抗干扰能力做了测试.实验和分析表明,一个高压运放驱动25个压电陶瓷(PZT)致动器时,工作频率可达400 Hz,致动器的变形控制精度在2%左右.与传统控制方法相比,该方法具有低功耗、低成本的优点,适用于自适应光学系统中多通道压电微变形镜的控制.     

基于ARX模型的飞机尾翼压电结构系统辨识研究

以某国产型号飞机垂直尾翼50%的缩比模型为研究对象,采用压电陶瓷PZT和压电纤维复合材料MFC作为驱动器,对飞机尾翼的振动进行主动控制,该文主要采用时间序列法对该模型的控制系统进行系统辨识研究。首先选用最小二乘方法建立了系统的受控自回归模型(ARX)模型;然后通过实验获得了系统控制通道的模型;最后通过与其他方法进行比较和验证,表明了所用方法的可靠性和有效性。     

采用多特征融合的子块自动提取方法

基于可变形模型的目标跟踪算法因其能够处理目标部分遮挡及形变问题成为目标跟踪领域的研究热点。当目标发生形变或部分遮挡时,可变形模型跟踪器可利用未被遮挡的子块继续完成跟踪。现有基于子块的目标跟踪算法均为手动选取子块的个数和尺寸,但在实际应用中,很难为子块的选取提供人机交互的机会,且手动选取子块易受主观因素影响。针对上述情况,提出了一种采用多特征融合的子块自动提取方法,该方法首先采用基于人眼视觉注意机制对目标模板的显著性区域进行度量;其次,利用边缘方向离散度对目标的纹理丰富度进行度量;然后,融合上述特征获得联合适配性置信度,并根据目标的面积和宽高比自适应确定子块的个数和尺寸;最后,根据联合适配性置信度提取目标子块。实验结果表明,与现有手动选取子块的可变形模型目标跟踪方法相比,采用所提方法自动提取的子块可获得更高的跟踪精度。     

非垂直入射HS传感器测量数据的修正

采用变形镜模拟激光镜面热畸变,使变形镜在不同的驱动电压下产生相应的形变,用Hartmann-Shack传感器作为测量仪器,分别以垂直入射法和非垂直入射法测量了变形镜在各驱动电压下的形变数据。对比两种方法测得的波前像差峰谷值(PV值)数据发现,非垂直入射法测得的数据小于垂直入射法测得的真实数据,两者之间的相对偏差随形变量的增大而增大,且与入射角密切有关,随着入射角的增大,相对偏差明显增大。若将非垂直入射法测得的数据除以入射角的余弦对数据进行修正,结果与真实数据吻合很好,波前像差PV值最大相对偏差不到2%。