压电薄膜在振动控制中的应用及有限元分析

介绍了压电现象的基本原理及其在柔性结构主动减振中的应用，回顾了以往有限元法用于柔性结构振动主动控制分析的主要研究工作，提出了今后需解决的问题。     

柔性结构振动自适应模糊控制与实验研究

针对机敏柔性结构振动主动控制，提出了一种自适应模糊控制方案。在简单模糊控制器基础上引进了自适应环节，并经大量实验研究后总结了量化因子Ke、Kc与比例因子Ku的调整规则。最后对一机敏柔性梁进行了抑振实验，获得了良好的效果。     

基于极点配置的柔性智能结构主动振动控制

对采用压电元件作为传感器和驱动器，基于极点配置法的柔性智能结构主动振动控制进行了实验研究，介绍了控制系统构成，实验结果验证了文章所述方法的有效性。     

基于主动约束阻尼层的次镜支撑结构设计

为了提高空间望远镜次镜支撑结构的动力学性能,利用主动约束阻尼层对次镜支撑结构进行了设计,主动约束阻尼层在柔性结构表面覆盖阻尼材料和压电陶瓷材料,是对柔性结构进行振动抑制的有效手段。首先建立了主动约束阻尼层的有限元模型,采用比例微分控制算法对压电陶瓷进行闭环控制,分析了阻尼材料厚度和控制增益对支撑结构阻尼特性的影响,结果表明增大阻尼层厚度或增大控制增益能够提高结构阻尼特性,但增大阻尼层厚度同时也会降低压电陶瓷的驱动性能。对空间望远镜整体结构的分析结果显示,覆盖主动约束阻尼层后支撑结构的固有频率会略微降低,但是次镜位置的频率响应明显下降,次镜的面型精度也有提高。     

柔性机构与智能材料

柔性机构是一种新型机构，介绍了柔性机构的的概念和特点，综述了智能材料的分类和作用，最后将柔性机构与智能材料集成，提出了智能柔性结构的概念。对智能柔性结构的传感元件、驱动元件、控制系统以及应用进行了分析和论述。     

柔性梁振动控制系统设计

采用压电自感知执行器作为传感器和执行器,对柔性悬臂梁的振动情况进行研究,建立柔性悬臂梁系统的动力学方程,通过模态分析压电结构对柔性悬臂梁振动主动控制的原则和方法。利用最优控制理论得到对振动进行计算得到的最优控制信号来抑制悬臂梁的振动,完成对振动进行控制的目的。     

柔性压力传感器成型技术及制备工艺研究进展

应用日益广泛的可穿戴设备要求其中的传感器件可拉伸、可弯曲，因此柔性传感器已受到人们的重视。文章对柔性压力传感器的微结构、材料、制备工艺等方面进行了综述，重点总结了现阶段柔性传感器所采用的各种结构，比较了天然微结构、仿生表面微结构、多孔结构、多级结构、多层结构柔性压力传感器的重要性能。介绍了目前常用的柔性基底材料和导电活性材料，对比了光刻技术、3D打印等制造工艺的优缺点，对柔性压力传感器的未来研究方向进行了展望。文章对相关柔性器件的研究具有较高的理论价值和工程参考意义。     

基于夹层结构的抗应变干扰柔性温度传感器的性能研究

针对柔性温度传感器测温过程中因压敏导电机理引起的测量误差，提出了一种夹层结构抗应变干扰柔性温度传感器。首先通过热敏导电机理和压敏导电机理分析了柔性温度传感器在测温中产生测量误差的原因；其次设计了夹层结构，并通过光刻和溅射工艺实现夹层结构柔性温度传感器的制备；然后通过扫描电镜和能谱分析观察电极的制备状况；最终采用传感器TCR性能测试和传感器抗应变能力测试表征所设计的夹层柔性温度传感器的性能。实验结果表明，所设计的夹层结构柔性温度传感器的TCR为1.324%/℃,当传感器在不规则表面上测温时仍能保证良好的测试精度。该夹层结构柔性温度传感器在抗应变干扰方面表现出良好的潜力。     

柔性梁振动主动控制的压电控制技术研究

采用压电陶瓷片作为传感器和地器对柔性梁振动传感和控制。分析了振动感和能量消耗控制方法的原理,并根据实际情况对传感信号进行了必要的处理以保证控制的稳定性和有效性,从实验结果来看,达到了比较明显的减振效果,为今后深入研究太空机敏柔性结构的振动主动控制奠定了良好的基础。     

低温红外镜头柔性支撑结构的设计与分析

为了避免在低温环境(≤-40℃)下对红外镜头的成像的质量造成影响，设计一款径向的柔性支撑结构。基于ANSYS对整机结构进行热-结构耦合分析，得到整机结构的云图，通过matlab编程，利用zernike多项式拟合镜面面型，验证添加柔性支撑结构后的透镜性能。随后对柔性支撑结构的尺寸作进一步优化。从结果来看：以第一块透镜为例，当镜头处在-40℃温度时，安装柔性支撑结构后，透镜X、Y方向最大变形量降低了约28.6%和27.4%,等效应力降低了约22.6%,计算得到zernike多项式系数以及PV和RMS值的数据表明，透镜在安装柔性支撑结构后畸变程度有明显降低。最后对上述提出的柔性支撑结构进行尺寸优化后，优化后，X、Y径向变形量降低约10%和13%,等效应力降低约18%,满足设计红外镜头的设计要求。     

应用压电器件实施丝振主动控制的研究

本文提出利用压电传感器和致动器主动控制技术解决线切割机的铝丝振动问题。实验结果证明：主动控制技术可以有效地抑制钼丝振幅值与提高加工质量。     

压电智能应用于柔性悬臂梁振动控制系统研究

基于模糊控制的振动控制方法,针对柔性悬臂梁,设计了相应振动控制器。采用电桥电路法分离出压电自感知执行器的感知信号,通过传感器将采集进来的信号,由最优控制理论离线计算得到理论输出值。并将理论输出值与对应的系统输入值对应起来,从而建立拥有最优解的模糊控制规则表。通过传感器采集系统状态并经过处理得到输出信号,作用于执行器上对柔性梁的振动进行抑制。仿真结果表明,采用的控制器对于改善振动快速控制是非常有效的。     

Active vibration control of a flexible one-link manipulator using a multivariable predictive controller

This article presents a new application of model-based predictive controller (MPC) for vibration suppression of a flexible one-link manipulator using piezoceramic actuators. Simulation and experimental studies were conducted to investigate the applicability of the MPC strategy to control vibration of the flexible structure having multiple inputs and multiple outputs (MIMO). The performance of the proposed technique was assessed in terms of level of vibration reduction. The results demonstrated that the proposed predictive control strategy is well suited for multivariable control of vibration suppression on flexible structures.     

基于ARX模型的压电智能结构振动预测控制

采用预测控制法对压电智能结构的振动主动控制进行了实验研究，通过实验方法建立了系统的ARX模型，并在此基础上设计了预测控制器对结构进行振动主动控制。实验结果验证了该方法在压电智能结构振动主动控制中的可行性和有效性。     

两种新型压电作动器在振动控制中的应用研究

对弓型压电片作动器(APA)和Π型压电堆作动器(PISA)两种新型压电作动器在振动控制中的应用进行了研究,并给出了两作动器的输出作动弯矩与驱动电压的关系式.将它们应用于一垂尾模型的第1阶弯曲(一弯)和第1阶扭转(一扭)模态响应控制中,建立了该压电主动振动控制系统的状态空间模型,采用二次最优控制(LQR)策略设计控制器,并进行了控制系统的闭环仿真.结果表明,APA在垂尾模型一弯一扭模态控制中的性能优于PISA.     

机械振动对直拉法Si单晶生长的影响

机械振动是直拉法单晶生长过程中不可避免的因素,影响单晶的正常生长.从生长机理方面看,传递到熔体的振动会引起熔体内对流的变化,对固-液界面的稳定性造成干扰,从而影响单晶的品质和无位错生长;从操作控制方面而言,熔体的振动会使引晶变得困难,也不利于等晶生长过程中的自动控制,造成了生产周期的相对延长,从而增加了生产成本.分析了实际生产过程中振动的来源及其对单晶生长的影响,并探讨了一些抑制振动的方法来消除这一影响.     

金属结构红外探测器振动噪声的研究

为使红外探测器在振动干扰的环境下仍具有足够高的探测率,必须降低其因振动而产生的噪声幅度.控制探测器振动噪声的主要手段之一是控制其机械振动幅度,尤其是共振振幅.采用锤击法,利用冲击激励的宽频特性,研究了金属结构红外探测器的共振特性及影响振动噪声的力学因素.通过改变探测器结构的动力学特性,探寻了减振降噪的几种途径.实验结果表明,探测器悬臂冷指的结构参数对探测器的振动特性起主要作用.在冷指自由端与壳体间填胶做支撑、或冷指固定端与壳体间用胶粘隔振的减振降噪效果最好,可使振动噪声降至原值的1/20.     

2R柔性机械臂压电抑振的模糊控制实验研究

柔性机械臂在运动过程中不可避免产生弹性振动,对柔性机械臂的振动抑制成为重要研究课题.基于压电陶瓷的模糊控制抑振,利用电阻应变传感器检测机械臂振动信息,经动态应变仪采集到计算机系统,根据控制规律进行模糊运算,得到控制电压;再以该电压驱动压电陶瓷片,产生与振动方向相反控制力矩,抑制机械臂柔性变形.实验结果显示,压电抑振效果显著,模糊控制的鲁棒性较高.     

用PID控制非线性混沌振动的主动隔振研究

应用主动隔振的控制策略,设计了参数自调节的PID控制算法,对Duffing振子混沌振动进行了主动隔振仿真实验,取得了良好的隔振效果。研究结果表明了在混沌振中应用主动隔振技术的有效性。     

智能结构振动主动控制实验研究

振动主动控制是近年来发展起来的一种新的振动控制方法,振动主动控制需要外部施加能量。本设计中智能结构是利用传感器对结构的振动进行监测,驱动器在微电子系统的控制下准确动作,以改变结构的振动状态。与传统的振动主动控制方法相比,智能结构可以在不明显改变受控结构的质量和体积的条件下,达到自适应调节减振的目的。本设计以智能梁结构作为实验研究模型,研究了智能结构振动控制系统组成、实现原理;硬件电路设计包括A/D采样、CPLD外扩D/A、信号调理电路等,并通过TMS320F2812的CAN模块与上位机通信进行数据实时显示,达到很好的监测和控制目的。