压电功能材料在结构主动减振降噪中的应用

利用压电材料的压电效应和逆压电效应.可分别实现压电传感器及压电致动器.采用压电传感器和致动器实现结构振动主动控制和噪声的有源控制是目前振动和噪声控制工程研究中的一个新领域.本文对此问题进行了分析,并指出了今后研究工作中应着重解决的问题.     

压电叠层传感/致动器的特性研究

压电叠层传感／致动器是智能主动构件中的重要组成部分，是一个机电耦合的交互系统。给出了压电叠层传感／致动器的设计原理，并对压电叠层传感／致动器的动静态工作特性进行了实验研究与分析，揭示了其输出位移大、稳定性和重复性好、滞后效应小等优良特性，为研制性能优良、稳定的智能主动构件提供了依据。     

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.     

超声乳化联合人工晶体植入术治疗外伤性白内障

针对传统压电致动器具有制造困难、易碎、效率低等缺点,该文结合压电智能材料发展的最新趋势,使用由美国航空航天局兰利研究中心(LaRC)研发的新型压电智能材料--条状压电复合纤维(MFC)作为致动器,以柔性悬臂梁为控制对象,研究了振动主动控制问题.结合LaRC-MFC致动器的研究现状,该文以实验测量所设定的驱动电压对应的压电智能梁的位移数据作为基础,通过数值插值算法分析了致动器与悬臂梁的耦合关系;并采用正位反馈控制(PPF)策略对这种新型的控制结构进行了试验研究.实验结果表明,条状压电复合纤维具有良好的致动效能;采用提出的振动主动控制结构,抑振效果明显.     

关于压电致动器的动力学和致动作用力

从压电本构方程出发，将外加电信号处理为外界激励作用。在理论上给出了应用最广泛的矩形薄板压电致动器在激励作用下的动力学效应，同时给出了其致动作用力表达式，为以前的有关报道结果提供了严格的理论依据。根据结果不难具体分析这种压电致动器的动力学响应。     

分割电极片状压电致动器（一）端部位移和电场诱导应力的理论研究

研究了悬臂梁式分割电极片状压电致动器的位移特性。沿厚度方向极化的ＰＺＴ压电陶瓷薄长片，一端固定、一端自由构成悬臂梁。其上下两表面的电极均沿长度方向分割成对称的两部分。施加电场使其中一半在ｄ３１模式作用下伸长，而与其对称的另一半缩短，则压电片沿宽度方向产生弯曲，自由端便可产生致动位移。理论分析结果表明，在适当的驱动电场（不低于１００Ｖ／ｍｍ）作用下，毫米尺寸的致动器可产生微米量级的端部致动位移。电场诱导应力远小于材料的抗张强度。该分割电极压电致动器可用于精密定位，尤其适合在高密度硬磁盘驱动器的磁头定位两级伺服系统中作第二级致动器。     

非线性压电作动器的振动模糊控制方法

在振动主动控制问题中，压电作动器常表现出一定的非线性特性。研究压电作动器的非线性特性，对于设计智能结构中的控制系统和控制策略非常重要。该文针对压电作动器表现出的非线性特性，提出一种基于模糊自适应滤波算法的前馈主动控制方法。数值仿真结果表明了该非线性模糊自适应控制方法的有效性。     

压电式合成射流致动器的设计与实验研究

采用两种不同的压电陶瓷片制作了压电振子,基于压电振子设计了不同喷口形式和压电振子布局形式的合成射流致动器.实验中利用热线风速仪对致动器喷口中心的速度进行了测量.结果表明,所设计的合成射流致动器喷口峰值速度达22.55 m/s,致动器典型布局时方形缝倾斜角对喷口峰值速度影响较大,90°法向射流比45°倾斜射流能获得更大的喷口动能,射流法向喷出时致动器典型布局比侧面布局能获得更多的喷口动能.     

压电致动器双向电源研究

提出并研究了一种压电致动器电源，它可以实现对压电致动器的从负电压到正电压的双向电压作用，且作用电压可以很高并可不间断连续作用。该电源具有易于实现压电致动器输出自动控制和输出范围大的特点，适宜逆压电效应为基本原理的压电器件在以静态位移输出为主要目的的场合应用。文中论述和分析了这种电源的工作原理和电路实现方法，推导出理论计算公式，并给出了实验结论与应用情况。     

超精密机床的压电作动器隔振系统研究

压电作动器是振动主动控制中最常用的一种执行机构。文章分析了各种压电作动器的特点及应用范围 ,并用压电陶瓷作动器对超精密机床实施振动主动控制。结果表明 ,该系统应用控制器克服了压电元件的迟滞特性、蠕变特性和非线性后 ,能有效的控制地基振动对超精密机床的影响 ,提高了超精密机床的加工精度     

压电驱动三维纳米这位系统的研究

在纳米科学与技术领域,纳米定位技术是实现纳米加工与测量的关键技术.本文作者采用柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为微位移驱动器,设计了一种新颖的三维纳米定位机构.给出了其刚度公式和动力学模型,对压电陶瓷的压电误差及其补偿方法进行了分析.结合激光干涉仪微位移检测装置.设计并研制了数字闭环控制的三维纳米定位系统.验表明,该纳米定位系统定位精度优于±0.03 μm,定位分辨力3 nm.最大定位时间40 ms.     

超声压电马达矩形复合板振子的耦合振动分析

以矩形复合平板为对象，根据弹性薄板理论，确定复合板的等效弹性常数，导出复合平板的弯曲振动方程；并利用表观弹性法，建立了振子共振频率的简单解析表达式。由于计算方法简单，所以这种方法可供科研及工程设计人员参考     

精密可控误差补偿微位移器试验研究

利用压电陶瓷逆压电效应研制成功了精密可控误差补偿微位移器。经试验测试，其静动态特性均达到理想程度，可以作为执行件用在刀具磨损、热变形以及主轴回转误差等补偿控制系统中，也可用作精密车床的微进给装置。     

压电换能器在精密工程中的应用

介绍了压电陶瓷器件在航天、航空、精密机械制造、主动控制等高新技术领域中的最新应用。在分析各种控制原理的同时，指出了对压电器件的不同特性要求。     

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。     

一种新型压电陶瓷控制器的研究

压电陶瓷的迟滞、非线性和蠕变特性，降低了它的定位精度，且给压电陶瓷微定位系统的控制带来困难。该文提出一种新的智能逻辑规则控制算法，仿真结果表明，与PID控制算法相比，控制器输出不仅超调量小、响应时间快，而且控制器的控制精度可以预先设定并通过直接调节参数而满足，满足了压电陶瓷微定位系统高精度的要求。     

活塞异形销孔加工的研究

依据汽车活塞采用异形销孔的必要性和国内外异形销孔加工的现状，采用压电陶瓷驱动的柔性铰链机构实现镗刀的径向微位移。根据活塞异形销孔几何特征和压电陶瓷驱动器的控制精度高、刚性好和大频响特点，在位置反馈的系统中引入重复控制和反馈通道的开不前馈控制，从而提高了系统的稳定性和跟踪精度。实验表明加工精度可达3μm。     

一种高稳定性压电驱动电源设计

作为电压控制型器件,压电陶瓷驱动电源的稳定性受负载电容量变化的影响严重。针对负载等效电容在驱动电压变化下的动态特性,首次提出了一种基于容性负载的压电驱动电源。该电源采用RC前置滤波与电容超前反馈相结合,提高了系统稳定性与驱动电源的鲁棒性。分析结果表明,额定负载为1.5μF的驱动电源优化后在0～3μF内具有良好的动态性能,且输出电压精度达0.7 mV。