基于柔性铰链放大的压电叠堆泵

基于压电和精密驱动技术,利用压电叠堆作为驱动器,结合柔性铰链位移放大机构设计了流体泵样机,进行了试验研究。分析了压电叠堆Tokin AE0505D16的滞环特性,从理论上研究了该压电叠堆的刚度特性和快速响应特性。设计制造了用于位移放大的柔性铰链放大机构,对柔性铰链放大机构扭转变形和转角刚度的影响因素进行了理论分析,确定了所设计的柔性铰链放大机构各结构参数;测试了柔性铰链放大机构在不同电源激励下的动态响应、幅频特性、迟滞特性、输出力与输出位移特性,得出了影响放大机构放大倍数和输出特性的因素。利用有限元分析软件对放大机构进行了分析,进一步验证了放大机构的可行性和安全性。通过改变试验参数(电压、频率),对压电叠堆泵样机进行了实验研究,分析了输入电压、输入频率对泵输出流量和输出压力的影响程度。     

基于压电堆式作动器的主动隔振研究及其仿真分析

以压电堆为作动器并安置于某机载精密仪器结构中,建立了结构主动隔振系统的动力学模型;针对该模型,建立了基于线性二次型Guass(LQG)最优控制理论的控制方法,对结构振动隔离的理论方法进行了研究并基于Simulink进行了数值仿真分析.仿真结果显示,所研制的隔振系统能够很好地隔离源自基座的位移激励,证明了所研究的隔振方法在理论上是有效的和可行的,从而为进一步的实验研究奠定了基础.     

压电堆式驱动器对空间钢框架地震反应的主动控制

随着建筑结构向大型化发展,将智能材料应用于建筑结构的减震已经成为一个重要的研究领域,压电智能结构就是目前的研究重点之一.介绍了压电堆式驱动器,建立了结构在地震作用下的运动方程和基于LQG控制理论的最优控制方法.将驱动器布置在空间钢结构框架的底层柱上,并对其在地震激励下的反应进行了主动控制实验研究.结果表明,结构各层的响应均有不同幅度的降低,压电堆式驱动器可以有效地抑制和减小结构的地震反应.     

高速精密压电型电液伺服阀及其控制方法

为了提高电液伺服阀的静、动态性能,采用压电叠堆执行器作为电液伺服阀的前置驱动级,提出了一种新型高速精密压电型电液伺服阀.针对系统的非线性和不确定性,提出一种改进的自调整函数模糊控制方法,将系统偏差和偏差变化量在同一闭区间内分成若干等级完成归一模糊量化,将调整因子变为调整函数,并对比例因子进行自调整,从而避免迟滞非线性带来的系统振荡问题,提高模糊控制器精度.实验结果表明,新型压电型电液伺服阀的静态迟滞环<0.1%,分辨率优于0.03%,闭环控制时,幅频宽>700 Hz.     

压电叠堆式惯性移动机构的设计与试验

提出通过改变压电移动机构和接触面之间正压力的方法改变机构不同方向的摩擦力,使机构沿规定方向运动。介绍了压电叠堆式惯性移动机构的工作机理,设计并研制了试验装置,并进行了试验研究。结果表明,机构在方波这种对称波形信号的激励下能够实现可控的正向直线运动。     

压电材料矩形板的热振动分析

为保证压电材料结构在高温环境中安全工作,以压电材料矩形板为研究对象,根据弹性力学有限变形基本理论推导出了其在外激励和恒定温度场共同作用下的振动方程和协调方程.利用Bubnov-Galerkin原理,并引入瑞利阻尼得到热振动的非线性动力学方程.进一步运用多尺度法求得矩形板主共振时的幅频响应方程和相频响应方程.用ANSYS软件进行模态、谐响应及瞬态动力学分析,讨论了温度对横向位移的影响,分析了速度、加速度和最大应力值的变化规律以及最大应力的出现位置,结果表明温度升高和长宽比减小都会使系统的固有振动频率减小,且前者使弯曲挠度增大,后者使弯曲挠度减小.     

无铅压电陶瓷的研究与进展

无铅压电陶瓷是当前压电铁电领域的研究热点之一。结合近期国内外有关无铅压电陶瓷方面的论文和发明专利，综合分析了无铅压电陶瓷研究和开发的相关进展，着重给出了无铅压电陶瓷主要种类的相关体系及压电铁电性能。     

基于压电元件的振动主动控制系统

对一种基于压电陶瓷传感器和驱动器的振动主动控制系统进行研究.采用自制小型电荷放大器替代独立式电荷放大器将振动响应转换成电压信号,研究了相应多输入多输出算法,以柔性悬臂板作为被控对象,进行振动主动控制实验,并对本振动主动控制系统进行了试验验证.     

超磁致伸缩驱动器设计方法的研究

在分析超磁致伸缩材料(GMM)工作特性、超磁致伸缩驱动器(GMA)基本结构与工作原理的基础上,给出了机电磁设计参数的确定准则和数学模型,提出了超磁致伸缩驱动器的一般设计理论与方法.在该方法指导下设计实现的超磁致伸缩驱动器最大输出位移达36 μm,定位精度为0.1 μm,性能达到设计要求.试验结果验证了该方法的可操作性和有效性.     

Research of the algorithm of the closed-loop control system to control the piezoelectric actuator

The piezoelectric actuator has been widely used in precision instruments and precision control. However, hysteresis, nonlinearity and creep exist in the actuator, which limit actuator applications and affect accuracy. This thesis introduces fuzzy control as the algorithm of a closed-loop control system to control the piezoelectric actuator. Fuzzy control can make this closed-looped system not only have high linearity, repeatability,accuracy and few overshoot, but isalso easily used.     

Research on active vibration control on a piezoelectric intelligent flexible beam

The principles and methods of active vibration control on a flexible cantilever beam using piezoelectric patches as actuators is studied. Active control of the first two modes of the flexible cantilever beam is implemented based on the independent modal control law. Experimental results show that the structural damping of the flexible cantilever beam is effectively improved and an excellent degree of vibration suppression is achieved with the active vibration control strategy.     

基于遗传算法的超磁致伸缩执行器优化

提出了超磁致伸缩执行器(GMA)优化设计模型,并应用多目标遗传算法对超磁致伸缩执行器进行优化设计.模型优化目标包括：减少执行器导磁回路磁阻使Terfenol D棒上磁场强度高;空心线圈产生的磁场强度高;Terfenol D棒上磁场均匀;线圈的效率系数大和线圈与Terfenol D棒间气隙小.优化变量包括：Terfenol D棒的尺寸、执行器导磁回路结构尺寸、导磁回路材料的磁导率和线圈结构.根据设计要求选取变量范围,利用非支配排序遗传算法(NSGA)在整个参数空间内搜索,得到执行器的主要参数,应用有限元软件ANSYS分析验证了该结构设计的合理性,并试制了执行器.     

超磁致伸缩致动器的数学模型和控制技术

采用超磁致伸缩材料Terfenol-D可以研制出推进力大、量程大、纳米级分辨率的超磁致伸缩致动器,在超精密加工、精密定位、机器人以及微型机电系统等领域有着广阔的应用前景.本文对超磁致伸缩材料的磁化机理、超磁致伸缩致动器的非线性模型、控制技术及精密位移控制系统作了较为详细的评述,并指出了超磁致伸缩致动器的模型与控制技术的发展趋势.     

船甲板消振作动器优化模糊控制

为了消除船舶结构由于发动机不平衡矩所引起的振动,研究了一种新型作动器及其控制算法.作动器通过利用由电机带动等速反向旋转的偏心质量所组成的电气机械装置而产生单一方向上的激励力,该激励力的幅值可通过连杆系统改变偏心质量调整偏心矩.由于激励频率及幅值可在线调节,其应用范围得到扩大,但同时使得整个系统的控制方程为非线性.利用模糊控制算法无需预知系统结构参数的特点,在作动器与发动机相位角调整方面提出了优化模糊控制算法,可依据实验数据确定控制规则,由程序进行分段线性优化.实验结果表明,所提出的优化模糊控制算法,可显著提高相位跟踪精度,缩短相位角调整时间,有效地消除了船舶结构的振动.     

Active vibration control of multibody system with quick startup and brake based on active damping

1 INTRODUCTIONIn micro-electronics manufacture , a lot ofequipment must move fromone position to an oth-er position,then stop and perform a task. Afterthat they will start at another position.Fromstar-tup to brake , if the vibration of system is toogreat ,the vibration range may exceedthe precisionof fixed position.In recent years , many scholars[1 10]have re-searched suppression of vibration by utilizing pie-zoelectric structure . Kaji wara et al[2]studied ac-tive control of the vibratio…     

柴油机主动隔振液压执行器线性化控制仿真研究

利用非线性自适应控制方法及其相应的非线性系统理论,对实际柴油机台架液压执行器的非线性系统进行线性化控制,以达到减小乃至消除整个系统非线性成分的目的.从实际台架出发进行理论分析,为柴油机双层主动隔振系统的次级通道建立确切的非线性系统模型,进而采用预补偿模型参考自适应逆控制策略(PCMRAIC),在Matlab平台下实现对整个非线性系统线性化控制的数字仿真.数字仿真结果表明,柴油机主动隔振系统次级通道存在着不可回避的非线性特性,采用预补偿模型参考自适应逆控制策略能够较理想地解决次级通道非线性特性.数字仿真对柴油机试验台架的实际研究有一定的指导意义.     

一种新型超磁致压电混合精密位移机构的研究

为了研究大步距高精度精密位移机构,利用超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料在驱动原理和使用方法上的相似性,提出一种超磁致伸缩材料与压电叠堆组成的混合驱动精密位移机构,介绍了机构运动原理及控制方式,制作了试验样机.测试表明,所研制的混合精密位移机构能实现双向可控运动,单步前进最大位移可达20μm,调节驱动电压可控制单步位移量,能满足大步距、高精度的驱动要求.     

稀土超磁致伸缩微致动器设计与实验

作为微制造平台主动隔振系统微致动器核心部件,超磁致伸缩微致动器的工作性能将直接影响整个系统的控制精度.选择Terfenol-D作为微致动器主要材料,设计了一种新型超磁致伸缩微致动器.电磁结构设计中,采用电磁场解析计算进行初步设计,进而采用有限元法对致动器的结构和线圈参数进行进一步的分析与优化.静态特性实验结果表明,该微致动器具有较大的静态位移输出、力输出及较小的位移滞回.