基于压电自感作动器的振动主动控制系统研究

介绍了压电自传感作动器电学物理模型,分析了传统的桥路法在提取结构振动信号时所存在的问题,进一步提出了将最小二乘均方(Least Means Squares,简称LMS)自适应算法同时应用于压电自传感作动器传感与激励信号间的动平衡分离以及压电智能结构振动的主动控制,并从理论上进行了证明。软、硬件仿真试验结果表明：采用基于LMS的自适应算法可实现压电自传感作动器传感与激励信号完全地、不失真地分离以及压电智能结构振动的实时抑制。该策略原理简单,易于在智能结构振动主动控制、结构的健康监测中得到广泛应用．具有一定的实用价值和工程应用前景。     

一种新型压电作动器及在结构振动主动控制中的应用

针对传统压电片作动器直接粘贴到被控结构表面时受到的各种限制,文中提出并设计制作一种新颖的弓型压电作动器.该作动器由一个弓型梁座和粘贴于其上的压电片构成,使用时将弓型梁座粘贴于被控结构上,压电片驱动弓型梁弯曲变形,进而对被控结构产生作动.随后将其应用在弹性梁振动主动控制中,以验证这种新型作动器的可行性和有效性.采用热弹性比拟方法建立带弓型压电作动器的悬臂梁振动主动控制系统的状态空间模型,采用LQR(linear-quadratic regulator)方法进行控制器设计.基于dSPACE硬件在线控制仿真系统,进行悬臂梁振动的主动控制实验,并对这种新型压电作动器与传统压电片作动器的振动控制效能进行实验对比.实验结果表明,这种弓型压电作动器具有良好的作动效能和安装方便灵活、可重复使用等优点.     

电磁式作动器及其振动主动控制系统的研究

本文以旋转机械为研究对象，成功地研制了一种电磁式作动器及其振动主动控制系统，解决了信号检测，控制，放大以及数据通讯等一此关键性的难题，利用该系统，对转子的不平衡振动进行了主动控制实验，取得取较好的控制效果。     

基于压电作动器的舰载机柜主动减振试验研究

安装有精密电子设备的舰载机柜具有很高的减振要求,尝试采用主动控制方法实现舰载机柜的多频振动控制。首先,基于叠堆压电作动器,建立了一套模型机柜主动减振试验系统;其次,进一步考虑舰载机柜的减振需求,采用多频并联结构自适应控制策略,进行了三频单入单出和四入四出的振动主动控制试验,并研究了控制系统对外扰激励和控制通道变化的自适应能力。试验结果表明：控制系统能够有效抑制被控点的低频线谱振动,单入单出情况下目标位置振动水平降低85%,四入四出状态下各被控点的振动控制效果均达到60%;叠堆压电作动器响应具有频带宽和响应速度快的特性,使系统对外扰激励及控制通道的变化具有较强的跟踪控制能力,具有一定的多频控制能力和较强的自适应性。     

基于压电作动器的主动隔振系统

基于压电陶瓷的本构方程,建立了主动隔振系统的模型,分析了各参数对受控对象的影响,利用MATLAB语言确定了控制器的参数,并对控制前、后的隔振效果进行了比对.结果显示,该主动隔振系统对低频信号具有良好的隔振效果.     

压电作动器存在故障时柔性板的鲁棒振动控制研究

首先识别出黏贴压电作动器的柔性板振动控制系统的实验模型,接着提出了利用改变压电片对连接数量来模拟作动器驱动故障的方法。基于此,将驱动力变化带来的模型不确定性提取成正则不确定块对角阵,将剩余模态表示成高通滤波器,并引入虚拟不确定矩阵,从而构建出考虑外扰抑制和控制增益约束的μ综合控制器。实测结果表明,相对于一般的μ综合控制器,当出现压电片连接故障时,闭环系统在初始外扰下的对数衰减率增大了3倍。     

基于压电陶瓷的空气作动器的研制及应用

研制了一种新型非接触式空气作动器,利用压电陶瓷改变空气轴承气膜间隙,从而调整气膜压力,达到改变控制力的目的。在简单分析了作动器各组成部分特性的基础上,研究了作动器的整体特性,并进一步分析了基于空气作动器的单自由度混合隔振系统。通过应用实例说明了空气作动器的可行性和有效性。     

光驱动压电作动器用于薄壳振动控制策略的研究及可行性验证

为提高薄壳结构工作性能,突破现有的结构振动控制方法局限性,采用新材料PLZT,开启了利用光电压驱动压电作动器的新研究。现对利用光驱动压电作动器方法用于薄壳振动控制进行了研究,设计其控制策略,并通过试验研究验证了所设计的控制策略的有效性和光驱动压电作动器方法用于薄壳振动控制的可行性。     

弹性机构振动主动控制中压电作动器/传感器的优化配置

讨论了高速弹性机构构件上压电作动器和传感器粘贴位置优化配置的方法。基于机构弹性动力学控制方程,对系统模态作动力系数矩阵,作奇异值分解和振动响应观测信号,作小波变换,获得了作动器和传感器不同分布情况下作动力和观测信号的能量表达式,提出了判定作动器／传感器最优配置的可控性指标和可观性指标。最后,对弹性连杆机构进行数值仿真,确定了机构构件上压电作动器和传感器的最优配置。     

主动座椅悬架电磁作动器仿真研究

用ANSYS建立了电磁作动器的三维静态磁场仿真模型.仿真研究了电磁作动器的磁场分布规律,以及电磁铁铁芯直径d、铁芯长度l、电磁线圈匝数N、电磁线圈电流I、工作气隙δ等参数对衔铁所受电磁力的影响.仿真结果表明,电磁作动器磁场基本呈对称分布,磁力线集中在铁芯和衔铁中.衔铁所受电磁力随d,N,I,的增大而增大,随l,δ的增大而减小.     

Active Vibration Control of a Railway Vehicle Carbody Using Piezoelectric Elements

In recent years and according to modern transportation development, rail vehicles are manufactured lighter to achieve higher speed and lower transportation costs. On the other hand, weight reduction of rail vehicles leads to increase the structural vibration. In this study, Active Vibration Control of a rail vehicle using piezoelectric elements is investigated. The optimal control employed as the control approach regard to the first two modes of vibration. A simplified Car body structure is modeled in Matlab using the finite element theory by considering six DOF beam element and then the Eigen functions and mode shapes are derived. The surface roughness of different classes of rail tracks have been obtained using random vibration theory and applied to the secondary suspension as the excitation of the structure; Then piezoelectric mounted where the greatest moments were captured. The effectiveness of Piezoelectric in structural vibrations attenuation of car body is demonstrated through the state space equations and its effect on modal coefficient.     

FXLMS算法用于压电柔性结构多通道振动控制

以模拟太空帆板的压电机敏柔性结构为实验模型,针对结构振动响应主动控制技术需求,着重分析了多通道自适应滤波前馈控制方法及其FXLMS算法实现,以及受控通道模型参数辨识策略,并给出了详细的控制器设计结构图.针对实验模型对象设计、结构模态特性分析、压电元件优化配置、实验平台开发构建、相关软硬件测控环境、实验过程描述与结果分析验证,给出了研究思路与方法过程分析;进行了结构振动响应多通道主动控制实验并取得了良好的控制效果.结果表明,该控制器结构设计与自适应算法有效,为航天柔性结构振动响应分布式多通道控制提供了方法探索思路.     

基于神经网络的压电自感知主动控制仿真试验

由于传统的自感知电桥电路难以有效地实现自感知执行器传感与执行之间的信号分离,因此,提出了一种采用神经网络分离出压电自感知执行器传感信号的新方法,用神经网络直接估算结构的振动速度来得到振动控制时控制器的反馈信号.将嵌入在复合材料悬臂梁中的压电陶瓷片作为自感知执行器,采用基于Filter-X LMS算法的自适应滤波控制器对悬臂梁的振动进行主动控制.结果表明神经网络估算得到的振动速度和用传感器直接测得的完全吻合,将神经网络的输出作为控制器的反馈信号可以取得理想的减振效果.     

基于压电元件的振动主动控制

对配置压电元件作为传感器、驱动器,基于自适应滤波技术的柔性结构主动振动控制进行了实验研究。介绍了压电传感器、驱动器原理及其检测、驱动电路,阐述了自适应控制的基本原理,导出了控制算法,并介绍了控制系统构成,实验结果验证了本文所述方法的有效性。     

压电材料在振动主动控制中的应用

利用压电材料进行振动主动控制已成为工程领域中的研究热点.本文介绍了压电材料的性能特点,综述了压电材料在振动主动控制领域中的研究现状,并结合典型实例分析了压电材料在振动主动控制领域中的应用.     

纵振对圆环板面外模态激励效果的有限元建模及模态实验

为了有效地激励出圆环板的面外振动模态,提出用4个兰杰文振子的纵振作为激励源的方式。介绍了激励源的布置方式,并对圆环板进行了有限元模态分析和结构尺寸的参数分析。制作了原理样机,采用多普勒激光测振仪对样机进行了模态实验,测试结果与有限元分析结果比较吻合。当施加电压峰峰值为150 V时,振幅为700 nm左右;当施加的激励电压峰峰值达到200 V时,振幅达到900 nm以上。实验表明,用4个兰杰文振子的纵振可以有效地激励出圆环的面外振动模态,合理地控制两相所加电压的相位差可以形成行波。     

基于ANSYS的压电结构主动控制仿真

利用ANSYS软件瞬态动力学分析功能,针对传感/致动器对位配置的压电悬臂梁结构,运用APDL参数化语言实现了压电悬臂梁的主动控制仿真.通过定义瞬态分析所需要的载荷步,把每一时间步中传感器测得的应变量与振动初始参考量的差值作为误差信号,由误差信号与控制增益的乘积来决定致动器的瞬态电压值.仿真结果表明该方法具有可行性.