精密机械结构的自适应压电分流阻尼抑振

为提高压电分流阻尼系统对多模态振动的抑制能力,提出了一种基于负阻抗变换器的频率自适应模拟电感电路.并应用于压电分流电路的设计,使压电分流电路能适应结构振动频率的变化而一直处于谐振状态,从而达到最佳的阻尼抑振效果,并研究了分流电路构型和各元件阻抗对抑振效果的影响.将此电路应用于典型精密机械结构--硬盘驱动器磁头驱动臂的多模态振动响应抑制,取得了良好的抑振效果,结构的前3阶稳态响应传递函数的幅值分别降低了8.15 dB、12.06 dB和2.11 dB.     

状态开关型多模态压电分流抑振技术

研究了状态开关型多模态压电分流阻尼系统的抑振原理和实现方法.搭建了以金属氧化物半导体场效应晶体管为主体的状态开关型多模态压电分流电路,设计出一种频率自适应控制器,能跟随结构振动频率变化而实时改变脉冲控制信号的输出时刻和持续时间,使该状态开关型压电分流电路对结构各阶模态的振动响应都有较好的抑制效果.应用该状态开关型压电分流电路,进行了一个柔性悬臂梁的多模态振动响应抑制实验,使悬臂梁的前5阶弯曲模态的稳态响应幅值分别降低了7.72 dB、3.97 dB、1.23 dB、5.03 dB和4.14 dB,验证了所研制的状态开关型压电分流阻尼系统的自适应多模态抑振性能.     

硬盘读写头驱动臂的压电分流阻尼抑振

针对读写头驱动臂的振动响应限制了硬盘驱动器性能提高的问题,进行了硬盘读写头驱动臂的压电分流阻尼抑振实验.在考虑驱动臂自身阻尼的情况下,根据结构振动方程和分流电路机械阻抗方程,建立了耦合有压电分流电路的驱动臂系统的传递函数,以传递函数的极大值最小化为目标进行分流电路的参数优化,采用LM-BP网络建立优化参数和结构动力学参数间的非线性映射关系.实验证明,参数优化后的压电分流阻尼系统能有效抑制驱动臂的振动响应,使其1阶稳态响应降低了28.70 dB.     

周期性压电分流薄板结构振动控制方法研究

为降低薄板振动产生的辐射噪声,采用将分流压电振子周期性固定于薄板上的方式进行振动控制,因结构符合周期性所以能够衰减压电薄板的振动量从而抑制薄板产生的辐射噪声。分别利用有限元法和传递矩阵法建立分流压电薄板的理论模型和弹性波传播理论模型,分析了压电薄板对振动衰减的原理,研究了3种分流电路调谐频率对压电薄板振动衰减的影响。结果表明,当电路调谐频率为850Hz时,压电薄板的振动衰减量最大。     

周期性压电分流阵列板带隙特性研究

将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构,该结构不仅具有声子晶体的带隙特性,还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性,研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外,通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合,拓宽带隙,实现宽频振动控制。     

压电分流阻尼电路设计的极点配置方法

针对作为被动控制的压电分流阻尼电路提出极点配置方法。对压电分流阻尼系统建立机电耦合方程,考虑模态位移为输出量,得到系统极点的特征方程。运用主导极点与虚轴的距离对系统动态响应衰减有着关键作用这一特性,确立优化目标,然后求解出压电分流阻尼电路参数的最优值。最后通过数值仿真对所设计的优化方法进行检验,并与传统传递函数优化法进行比较。仿真结果表明,运用极点配置方法设计的压电分流电路有着良好的抑制振动的效果,这验证了极点配置方法的有效性。     

一种适用于RFID的低静态功耗、高稳定性的稳压器

为了提高稳压器的性能,通过对一级分流稳压电路的研究,提出了一种新型的,可以用于超高频射频标签中的两级分流稳压电路.该电路在0.18μm的CMOS工艺下实现,在正常工作电压下功耗低(6.7μW左右),在高输入功率下能有效泄放大电流稳定电压.同时,该电路具有结构简单、占用面积小、稳定性好等优点.     

压电分流阻尼系统的抑振效能的研究

基于正压电效应的压电分流阻尼技术,具有简单,低功耗,轻便,易控制等优点,已广泛应用在结构被动控制中.在航空航天领域的应用中,考虑到加工和操作上的工艺限制,如附加质量、附加刚度、结构空间和成本等,提出了压电分流阻尼系统能量转化效能的概念.该文首先从理论上分析了系统有效机电耦合系数对压电分流阻尼抑振效能的影响,然后利用不同面积的压电元件进行薄板结构的振动控制,得到了不同目标结构的最佳抑振效果,计算出压电分流阻尼系统抑振效能与压电元件单位面积间的关系.结果表明,随着压电元件面积的增大,压电分流阻尼系统的振动抑制效果增加,而能量转化效率降低.因此,在实际应用中要权衡考虑系统能量转化效率和抑振效果以及附加质量等因素.     

压电分流声子晶体杆带隙调控研究

压电型声子晶体具有弹性波带隙特性,可用于噪声与振动控制。该文通过在环氧树脂杆上周期地布置含有负电容的压电分流单元,构造了压电声子晶体杆结构。为拓宽带隙,对此结构设计了3种元胞配置,运用传递矩阵法计算其带隙特性,并采用遗传算法对分流电路参数进行优化。理论与仿真结果表明,改变元胞中不同谐振频率的压电分流单元的个数,可以获得多个局域共振带隙,增强带隙可调谐性;运用算法优化可得到带隙调谐时分流电路参数值的最佳匹配,实现多个带隙的合并进而形成宽带,在不改变原有结构的基础上拓宽带隙。     

DSP技术在压电被动振动控制中的应用初探

采用DSP构建合成阻抗电路替代传统的压电分流阻尼电路进行振动控制。详细分析了DSP减振电路的工作原理和实现方法。以根部粘贴有压电陶瓷片的悬臂梁系统为例,给出了DSP减振电路的单模态被动减振的实验结果,并提出了利用DSP减振电路进行多模态被动振动控制的发展方向。     

Optimization and implementation of multimode piezoelectric shuntdamping systems

Piezoelectric transducer (PZT) patches can be attached to a structure in order to reduce vibration. The PZT patches essentially convert vibrational mechanical energy into electrical energy. The electrical energy can be dissipated via an electrical impedance. Currently, impedance designs require experimental tuning of resistive circuit elements to provide optimal performance. A systematic method is presented for determining the resistance values by minimizing the H₂ norm of the damped system. After the design process, shunt circuits are normally implemented using discrete resistors, virtual inductors and Riordian gyrators. The difficulty in constructing the shunt circuits and achieving reasonable performance has been an ongoing and unaddressed problem in shunt damping. A new approach to implementing piezoelectric shunt circuits is presented. A synthetic impedance, consisting of a voltage controlled current source and a digital signal processor system, is used to synthesize the terminal impedance of a shunt network. A two-mode shunt circuit is designed and implemented for an experimental simply supported beam. The second and third structural modes of the beam are reduced in magnitude by 22 and 18 dB     

压电分流阻尼系统中压电元件形状与布局优化

根据压电方程和材料力学方程推导出机电耦合情况下压电元件表面电荷计算公式,以此为优化目标,对压电分流阻尼抑振系统中的压电元件形状和位置/布局进行了优化分析。在考虑了压电元件附加质量和附加刚度的影响下,采用ANASYS的APDL语言对四边固支弹性薄铝板进行参数化建模,根据压电元件的模态应变来计算电荷数量。使用拓扑优化方法得到对应于各阶模态的压电元件最优形状,并针对采用单片和多片压电元件的情况,进行了对应于结构各阶振型的布局优化。根据分析结果,提出了压电分流阻尼系统的压电元件形状和位置/布局优化的基本原则。将分析结果应用于一四边固支薄板的振动响应抑制实验,取得了良好的抑振效果,分流电路闭合后第1阶和第5阶模态响应的幅值分别降低了52.9%与62.6%,验证了压电元件形状和位置/布局优化的有效性。     

基于MOCCⅡ和CCCⅡ的三输入单输出滤波器的设计

设计一种基于多输出电流传送器（MOCCⅡ）和电流控制传送器（CCCⅡ）的二阶电流模式多功能滤波器,其电路结构简单,通过选择不同的输入端口,可以实现低通、带通、高通的功能,无源元件全部接地,便于集成且与VLSI工艺兼容。所设计的电路具有很低的灵敏度,最后对该电路进行PSpice仿真分析,理论分析和计算机仿真结果相符,表明电路方案正确可行。     

电流模式带通滤波器设计

随着电子技术的发展,电流模式电路也越来越受到人们的关注,尤其是CCII(第二代电流传输器),本文针对以往电路过于复杂的特点,利用CCII(第二代电流传输器)设计基于单个CCII的带通滤波器电路,该电路仅使用一个CCII和几个R,C元件,与同类电路相比,该电路结构简单,且具有更低的无源灵敏度。     

Canonical inductor simulators with grounded capacitors using DCCII

Differential current conveyor (DCCII) can be defined as a second-generation current conveyor with current differencing capability. In this article, a BJT implementation of the DCCII is introduced. Also, to emphasise the advantage of this active element, two new inductance simulator circuits are proposed as application examples. Furthermore, the presented inductor simulator circuits employ a minimum number of elements and they enjoy having grounded capacitors. Experimental and simulation results are given to verify theoretical analyses.     

基于新型CCCⅡ电流模式二阶带通滤波器设计

针对传统第二代电流传输器(CCⅡ)电压跟随不理想的问题,提出了新型第二代电流传输器(CCCⅡ)并通过采用新型第二代电流传输器(CCCⅡ)构成二阶电流模式带通滤波器,此滤波器只需使用2个电流传输器和2个电容即可完成设计。设计结构简单,其中心频率可由电流传输器的偏置电流控制。利用HSpice软件仿真分析并验证了理论设计的准确性和可行性。     

Grounded capacitance multipliers based on active elements

In this study, we present two new grounded capacitance multiplier circuits based on a negative-type second-generation current conveyor (CCII-) and an inverting second-generation current conveyor (ICCII). The first proposed circuit consists of one CCII- and a voltage follower (VF) employing two NMOS transistors while the second proposed circuit is composed of an ICCII and an inverting voltage follower (IVF) including two NMOS transistors. Each circuit contains two resistors, and single grounded capacitor, which is attractive for integrated circuit realization. No active and passive component matching conditions are required for the realization of the proposed capacitance multiplier circuits. The simulation results are included to confirm the theory.     

Floating inductance simulation based on current conveyors

A basic floating inductance simulation circuit with grounded capacitance using only noninverting second-generation current conveyors as active elements is introduced. The circuit is modified by using current controlled conveyors, yielding electronically tunable inductances. Simulation results are also presented