自耦合电流变阻尼器及其性能

电流变液与压电陶瓷组合的阻尼器是一种自耦合阻尼器。对直压式自耦合电流变阻尼器的性能进行了理论计算,并制作了直压式自耦合电流变液阻尼器。性能测试表明:压电陶瓷激励了电流变液;电流变液阻尼的变化改变了阻尼器的共振频率,并使振动幅度降低最高达30％。     

自供能电流变弹性体减振器的设计与特性分析

新型智能材料电流变弹性体是电流变材料的衍生体,兼有电流变液和弹性体的优点,在主被动的振动控制领域中有着极大的应用前景。基于电流变弹性体的刚度和阻尼可电控调节的特性以及压电陶瓷的正压电效应,研制一种基于D33挤压模式的压电自供能电流变弹性体减振器,并对其在不同激励和场强下的振动响应特性进行实验分析。试验数据表明相比无场强条件下,在压电供电和1 000 V恒压的条件下能有效增大电流变弹性体结构阻尼,改变减振器振动响应谱峰值的频率和幅值,提高系统的隔振效果。     

蠕动式压电电流变液进给机构的负位移现象

为研制电流变液作为钳位介质的大行程高精度蠕动式进给机构,以压电陶瓷作为驱动元件,沸石/硅油型电流变液作为钳位介质,研制了蠕动式压电电流变液直线式进给机构样机,并利用计算机编程对机构的进给运动进行了控制,发现机构运动中存在负位移现象并研究了压电陶瓷驱动电压、电流变液钳位电压以及电流变液充放电时间对机构负位移的影响,建立了机构的动力学模型,对影响负位移大小的因素进行了定性探讨。结果表明,机构运动过程中,极板所受的作用力主要是钳位力、阻尼力和压电陶瓷的驱动力,增大钳位力,减小阻尼力,增大驱动力同时减缓驱动力的变化速率,对减小负位移有利。     

压电陶瓷与电流变液结合的声学与振动控制系统

通过分别制备高性能压电陶瓷FD3-PZT,FD4-PZT和复合电流变液并测量它们的性能之后,研究和制作了由压电陶瓷与电流变液结合的一种新型声学与振动控制系统(在该系统中的压电陶瓷与电流变液之间连接有一高压延迟电路).当外界施加一个瞬时冲击力作用于该新型声学和振动控制系统中的压电陶瓷上时,压电陶瓷由于压电效应产生瞬时高压(d-c current)输入复合电流变液,电流变液在短时由于其具有的流变性(其电致流变性可逆)而迅速由液态变为固态,从而抵消了外来的瞬时冲击力.该新型声学与振动控制系统在振动控制和声学方面极有应用前景,例如抗(防)次声、声震波和爆炸冲击波的危害以及用于制造高效防弹衣、防护头盔(安全帽)等;在声学方面可制备新型电控激励器、制动器、强振隔离体、无后坐力装备及各种抗震、减振、防噪所需装置等.     

转子电流变阻尼器系统振动模糊控制的实验研究

电流变液是一种智能材料 ,它具有控制方便、反应快等特点 ,适合于振动控制方面的应用。本文针对摩擦板式电流变阻尼器转子振动系统设计了自适应模糊逻辑控制策略 ,进行了转子系统振动主动控制的实验研究 ,验证了自适应模糊控制方法的有效性。实验表明 ,模糊逻辑控制方法具有算法实现简易、善于利用专家的经验以及自适应能力强等诸多优点 ;转子电流变阻尼器振动系统在模糊逻辑控制器的控制之下 ,不但一阶临界振动得到有效抑制 ,而且其它转速下的振动幅值也大大降低     

电流变阻尼器设计及在结构减振上的应用

在一类电流变液研制的基础上，根据结构减振及振动控制的要求和电流变液的性能特点，设计出了三种电流变阻尼器，并应用于不同的结构减振实验中，取得了很好的效果。研究中发现，电流变阻尼器的减振效果主要由阻尼效应和附加刚度引起的移频作用所致，减振效率依赖于电流变液的性能和阻尼器的结构设计。     

基于ERF的切削颤振控制建模与仿真的研究

针对电流变阻尼器抑制切削颤振存在的困难,设计了一种流动与剪切混合模式的电流变阻尼器。介绍了电流变液及电流变阻尼器的工作原理和性能特点;基于Bingham塑性理论,建立了流动与剪切混合模式的电流变阻尼器的力学模型。实验与仿真结果表明,电流变阻尼器能很好地实现振动的实时控制,并能有效地抑制切削颤振的发生。     

电流变阻尼器支承的转子系统不平稳振动测试

对采用一种剪切型电流变阻尼器作为支承的刚性转子系统进行振动测试,对比分析了电流变阻尼器外加电场电压不同时转子振动的特点。在适当的电压条件下可使转子振动明显减低。研究了转子振动控制过程中由于电场电压切换所造成的转子不平稳振动的时频变化规律。在稳定运行过程中,由于电压突变使转子振动产生波动．而转速均匀升降会对这种不平稳振动起到一定的镇定作用。     

基于ERF的切削颤振控制建模与仿真的研究

针对电流变阻尼器抑制切削颤振存在的困难,设计了一种流动与剪切混合模式的电流变阻尼器.介绍了电流变液及电流变阻尼器的工作原理和性能特点;基于Bingham塑性理论,建立了流动与剪切混合模式的电流变阻尼器的力学模型.实验与仿真结果表明,电流变阻尼器能很好地实现振动的实时控制,并能有效地抑制切削颤振的发生.     

电流变减振器在数控车床上的应用研究

电流变技术是电流变现象或电流变效应在工程实践中成功应用的一门技术,为了提高数控车床的加工精度,在分析了数控车床振动特性的基础上,设计了一种基于电流变液的数控车床刀具减振器,应用于抑制切削振动和振动控制。由于电流变液快速、可逆固液化以及易于控制的特性,为了能将数控车床上的振动量减少一个数量级,可以通过选择合理电流变液阻尼器的相关参数和正确设计振幅实时控制系统的方法,从而满足对数控车床减振的要求。     

基于电流变液的机械臂控制系统设计与仿真

电流变液作为可变粘性阻尼器可实现系统的抑振控制,对基于电流变液的单一自由度机械臂进行半闭环控制系统研究,机械臂系统包括:驱动电机,谐波传动,执行机构和电流变阻尼器.并通过极点配置的方法计算阻尼系统和控制系统参数.通过Matlab平台进行仿真计算可以看出:电流变液作为可变阻尼可明显的抑制共振/反共振的现象.并将这种新型控制系统与传统PD控制系统进行对比分析,可以看出电流变液作为可变粘性阻尼器对抑制干扰和振动起到重要的作用.     

压电电机的设计与实验研究

基于对压电陶瓷材料的特性研究,利用压电陶瓷的逆压电效应,压电陶瓷双晶片通过组合设计得到压电驱动元件,分析了在电激励条件下,压电陶瓷双晶片悬臂端振动通过摩擦力和惯性力驱动转子转动并输出转距的原理,研制了一种基于摩擦式的压电电机.研究了压电电机输出转速、转矩特性与激励电压频率之间的关系,试验表明:压电电机具有良好的输出特性,响应快、发热很少、转动平稳且可实现双向回转,结构简单,容易实现闭环控制.此设计为进一步研究实用的小型化、低成本、高效率的压电电机提供了一种新的设计方法.     

电流变液在结构振动抑制中的应用研究

根据结构抑振的应用要求,研制出了几种零场粘度低、有场粘度变化梯度大的电流变液,并设计制作了电流变液静态屈服应力测试仪,测试出了所研制的电流变液的静态屈服性能随电场强度和液体组份比变化的曲线。利用自制的电流变液,对含电流变液的夹层板振动进行了单模态抑制,由此得出电流变液对振动机理在于：一方面通过电流变阻尼效应降低结构振动响应的幅值,特别是共振峰的幅值;另一方面通过电流变刚度效应使结构的有效刚度增加,结构的共振点发生移动,从而使结构在共振频率激励下的振幅大大降低。对本文的夹层板模型,在３ｋＶ／ｍ ｍ 的电场强度下,第三阶模态的响应幅值降低了９０％ 。     

压电驱动精密流量阀控制系统的研究

为了控制压电精密流量阀的流量,须对阀芯的开合作高精度调节。压电陶瓷可以实现微纳米级高精度定位。依据电压控制型压电陶瓷驱动电源的原理,利用运算放大器OPA277P和PA90构成的复合式高压运算放大电路,设计了一种高精度的压电陶瓷电源,并构建了压电陶瓷的模糊自适应PID控制系统,用于控制阀芯的精密定位。并针对PID控制、模糊PID控制试验的结果进行比对分析,结果表明:该控制系统具有超调量小、控制精度高、调整时间短、动态响应快、稳态误差小等特点。     

提高直接驱动电动机系统刚度的机电一体化设计

直接驱动电动机具有结构简单、控制性能高的特点 ,但扰动转矩直接影响其控制性能 ,较高的伺服刚度是减小转矩扰动对控制精度影响的有效手段。然而 ,过高的刚度会使被控直接驱动电动机系统不稳定 ,甚至产生振荡。设计一种电流变可调阻尼器 ,直接附加在电动机的转轴上 ,通过外加电压可以调节电流变阻尼器的阻尼系数 ,从而可以提高系统的刚度而又不会引起系统的振荡。推导了电流变可调阻尼器的阻尼系数模型 ,并通过位置式PD控制直接驱动电动机系统的数值仿真 ,验证了上述基于电流变可调阻尼器的直接驱动电动机系统刚度提高设计方法的有效性。     

电流变阻尼器应用于切削颤振控制的研究

设计了一套基于剪切模式的电流变阻尼器，并应用于抑制切削振动和颤振。分析了阻尼器阻尼力公式及影响因素，得到简化的切削系统动力学模型。通过对动力学模型的分析并仿真了减振率随电场强度变化趋势，为后续的电压控制方案提供了理论依据。     

基于电流变液的大射电望远镜馈源支撑系统风振阻尼控制

针对新一代大射电望远镜机电光一体化创新设计悬索馈源支撑系统的随机风振响应问题,设计了一种电流变可调阻尼器来实现大射电望远镜悬索馈源支撑系统风振的附加阻尼控制,彻底解决了对于柔性悬索结构振动的附加阻尼控制难题。推导了电流变可调阻尼器的力学模型,并提出了相应控制策略。通过计算机仿真,验证了所设计的可调阻尼器的有效性,可使馈源支撑系统的风振降低５０％左右,可有效地提高馈源轨迹跟踪的精度。     

光纤干涉法测量压电陶瓷电压—微位移的相关性

本文提出了一种高精度、高灵敏度测量压电陶瓷电压-微位移相关性的新颖方法。本方法是通过压电陶瓷在外加电压作用下伸缩来改变激光器腔长,引起激光输出频率变化,用光纤干涉法能相当灵敏地检出这一变化,从而求出压电陶瓷对应于外加电压的微位移。实验结果表明在使用20米长光纤下可以精确测量出λ/240的位移量。文章同时还讨论了采用本法测量振动及压电体的频率-幅度响应。     

ER智能阻尼器的试验研究

对ER智能阻尼器的结构设计、阻力公式推导简要介绍的基础上,通过改变其电流变液的种类、电压的大小、电场的面积以及电极间的距离等结构参数,对所设计的电流变智能阻尼器进行了试验研究,分别测定了阻尼器阻力的变化。试验结果及分析对ER智能阻尼器的结构设计有重要的参考价值。     

电流变技术在机床切削颤振控制中的应用

根据电流变液体的优良力学性能和剪切模式电流变液阻尼器的工作原理,设计了一基于剪切模式的电流变阻尼器,在此基础上设计了一个颤振控制专用刀座系统.对这个系统进行了动力学模型的建立和分析,最后通过计算机仿真表明通过控制电流变阻尼器的电场强度可以很方便地调节系统的阻尼率,大幅度地减小振幅,能有效地抑制切削颤振的发生.