车身顶棚振动独立模态控制研究

针对乘用车结构振动和噪声问题,对嵌入压电传感器和致动器的汽车顶棚进行了振动主动控制研究;对压电平板进行数学建模,通过有限元分析某国产乘用车车身顶棚模态振型,合理选择传感器和致动器增益,作为最小化振动响应这一目标函数的参数;控制器的设计应用了独立模态空间控制法,将压电传感器和致动器及独立模态空间控制法(IMSC)组成的控制系统应用于汽车顶棚振动主动控制,实验结果表明,即使当控制回路被电磁噪声干扰时,控制前后系统的振级相差可达到30%左右,取得了有效的振动抑制效果。     

汽车车内噪声主动控制系统仿真

降低汽车空腔的振动,是抑制汽车车内噪声的有效途径之一;以激振器、作动器和控制器等为主要部件,搭建了简化的汽车车内噪声主动控制系统,该系统通过将汽车空腔模型简化为板件,以减弱板件振动为目标,实现了汽车车内噪声主动控制;采用简谐正弦及余弦信号作为激振器发出的激励,用于模拟板件的初始振动,控制器通过采用模糊控制算法直接控制压电陶瓷作动器的振动,压电陶瓷作动器的振动用于抑制板件的振动,完成了汽车车内噪声主动控制系统仿真;仿真结果表明,研究采用的汽车车内噪声主动控制系统,使汽车空腔振动降低23%,为解决由汽车发动机和动力总成的振动所引发的汽车车内噪声问题提供了一个有效途径。     

压电复合梁高阶有限元模型与主动振动控制研究

大型柔性空间结构的振动控制问题引起了广泛的关注.压电材料以其低质量、宽频带和适应性强等特点,非常适合于柔性空间结构的振动控制.本文针对上下表面粘贴有分布式压电传感器和作动器的智能层梁结构,提出了一种考虑压电材料对结构质量、刚度影响的高阶有限元模型.考虑到空间结构可能承受较大的热载荷,在模型中计及了压电材料的热电耦合效应.采用常增益负反馈控制方法、常增益速度负反馈控制方法、Lyapunov反馈控制方法和线性二次型调节器方法(LQR)设计主动控制器,实现了智能层梁结构脉冲激励下的振动主动控制.仿真结果表明,LQR方法更能有效的实现结构振动控制,并且具有更低的作动器峰值电压,但不能消除热载荷引起的结构静变形.     

压电作动器在基于声辐射模态的ASAC中的应用

控制作动器的选取和设计是实现主动结构声学控制的关键一环。利用压电材料的逆压电效应,选择矩形压电片作为控制作动器应用于基于声辐射模态的主动结构声学控制中,提出了基于声辐射模态的压电作动器主动控制策略,并得到了最佳控制电压的获取方法。以简支板为例,通过压电作动器控制效果分析,揭示了压电作动器控制的内在规律;通过与单点力控制效果的比较分析,验证了压电作动器控制策略的优越性。     

不同作动器布局和时滞下柔性悬臂梁振动控制研究

由于压电作动器自身性能的限制,工程中可能需要使用多个压电作动器.本文研究了双压电作动器下柔性悬臂梁的时滞振动控制.研究发现,控制回路没有时滞时,双作动器在不同布局下都能对梁的振动实现等效控制,此时两个作动器输入电压成线性关系,该线性关系斜率与作动器分布位置相关.进一步地,针对有时滞情况,当改变作动器的布局和时滞,通过分段时滞状态反馈,系统仍能达到相同的控制效果.     

复合材料噪声干扰下的振动控制优化算法仿真

复合材料在噪声干扰下的振动优化控制过程中,针对复合材料噪声干扰下的无规则振动进行控制时,传统的方法通过在复合材料结构中,安置隔振和隔声材料来达到抑制噪声与振动的目的.但是,传统方法没有区分材料中的不同点振动源强度不同带来的问题,无法解决不同点振动强度不同带来的控制误差.为了解决上述问题,提出了采用结构声强算法的复合材料噪声干扰下的振动控制方法,计算复合材料层板结构表面在动荷载作用下各单元的力和速度,获取复合材料层板结构表面的结构声强.根据结构声强的向量图和流线图,找出主动控制力的有效控制位置,完成复合材料噪声下的振动控制.仿真结果证明,基于结构声强的振动控制法的抗震性能有了较大的提高.     

采用MFC压电作动器对复合材料悬臂板振动主动控制

针对复合材料层合悬臂板,在其上表面铺设压电纤维复合材料MFC作为作动器,同时在下表面对称铺设压电薄膜(PVDF)作为传感器,应用速度反馈控制方法研究其主动振动控制.运用Hamilton原理和假设模态法推导含多个MFC作动器的复合材料层合板的力电耦合结构运动方程,其中考虑了MFC作动器作为悬臂板附加质量及刚度的影响.基于模态控制力/力矩最大化的原则,将多对MFC作动器/PVDF传感器铺设在层合悬臂板前几个低阶模态应变最大的区域,通过算例得出结构受控前后的时域和频域响应以及各MFC作动器所需的控制电压曲线.讨论复合材料层合板纤维铺设角度不同情况下,作动器MFC铺设位置及压电纤维铺设方向的相应变化.     

LQG/LTR控制在无人机飞行控制中的实现及仿真

针对无人机飞行过程中存在的外界干扰以及传感器量测噪声的影响,采用LQG/LTR鲁棒控制技术,设计了无人机横侧向控制的最优控制器与最优滤波器(LQG),并且通过回路传输恢复技术(LTR)来弥补LQG设计的不足,完成了某型无人机横侧向控制设计,解决了飞机模型在随机干扰下控制系统可能出现的不稳定和控制精度不够的问题,并给出仿真.仿真结果表明,LQG/LTR鲁棒控制系统实现了无人机横侧向指令的精确跟踪,具有良好的鲁棒性,满足飞机横侧向控制的要求,具有一定的实用价值.     

离散时间系统的H∞/LTR综合

对离散时间系统的H∞ 干扰衰减问题进行了研究 .以回路传递恢复 (LTR)技术和H∞ 控制理论为基础 ,给出了一种新的离散时间H∞/LTR综合方法 .这种方法包含两个设计步骤 :首先设计一个H∞ 状态反馈控制器 ,以使系统在鲁棒稳定性和干扰衰减特征方面满足设计指标 ;其次设计观测器 ,使得上一步中所获得的H∞ 状态反馈系统的特性得以恢复 .     

三轴稳定挠性卫星姿态机动时变滑模变结构和主动振动控制

针对带有控制受限的挠性卫星的姿态机动和振动控制问题, 给出了一类仅利用输出信息的变结构控制和 基于智能材料的主动振动控制技术相结合的复合控制方法. 首先给出变结构姿态控制器的设计来完成卫星姿态机动, 并给出一种切换机制以实现挠性卫星快速姿态机动; 其次, 采用分布式压电元件作为作动器, 设计了应变速率反馈补偿器以增加挠性结构的阻尼, 使其振动能够很快衰减. 最后, 将本文提出的方法应用于三轴稳定挠性卫星的姿态机动控制, 仿真结果表明: 在推力器的控制受限条件下, 完成姿态机动的同时, 有效地抑制挠性附件的振动.     

ICP压电传感器

介绍了传统电荷放大器测试系统和ＩＣＰ测试系统，分析了ＩＣＰ系统的优点。给出了未加装ＩＣＰ和加装ＩＣＰ后的加速度计的比较测试图。对实际工作很有意义。     

新型压电加速度传感器

因压电陶瓷的性能以及机械结构易受温度影响，使压电陶瓷作为敏感元件制成的加速度传感器的应用温度范围受到限制。现在其中加入温敏元件，并利用软件进行温度补偿，使其应用温度范围得以扩大。这样的传感器具有灵敏度高、耐冲击、结构简单等优点。经车辆轴承动态监测系统实际运行结果表明，可以代替人工，实现轴承检测的自动化。     

柔性压电传感器的设计

对柔性压电传感器的原理及灵敏度计算进行理论分析,对柔性压电传感器的结构进行设计并且对柔性压电传感器的性能进行测试.对柔性压电传感器的粘贴工艺进行了研究,初步得到柔性压电传感器的性能指标,为其以后在飞行试验中的应用奠定基础.     

压电薄膜型心音传感器

论述了应用压电高分子薄膜聚偏氟乙烯作成的心音传感器的制作原理、结构、信号检测及实验结果。从实验结果看，这种传感器具有重量轻、灵敏度高等优点。     

Piezoelectric micromotors for microrobots

The authors have begun research into piezoelectric ultrasonic motors using ferroelectric thin films. The authors have fabricated the stator components of these millimeter diameter motors on silicon wafers. Ultrasonic motors consist of two pieces: a stator and a rotor. The stator includes a piezoelectric film in which bending is induced in the form of a traveling wave. A small glass lens placed upon the stator becomes the spinning rotor. Piezoelectric micromotors overcome the problems currently associated with electrostatic micromotors such as low torque, friction, and the need for high voltage excitation. More importantly, they may offer a much simpler mechanism for coupling power out. Using thin films of lead zirconate titanate on silicon nitride membranes, various types of actuator structures can be fabricated. By combined new robot control systems with piezoelectric motors and micromechanics, the authors propose creating micromechanical systems that are small, cheap and completely autonomous     

光纤传输三维压电加速度计

根据光纤传输三维压电加速度计的力学模型推导了它在Ｘ，Ｙ，Ｚ方向的三维特性方程式，给出了系统三自由度灵敏度和频响测试结果以及它在实际振动测试中的实验结果。     

三维压电加速度传感器

本文介绍了一种适于三维动态参数测量的压电加速度传感器。三维测量的实现,利用了PZT-5陶瓷的剪切和压缩特性。在要求用光纤传输测试信号时,可采用电荷放大器配合以电-光转换器耦合于光纤实现。使用光纤传输的目的在利用它的高绝缘性能,及不易受电磁场干扰等特点,以便适合于特殊场合下动态参数测试的应用。 本文根据传感器的力学模型推导了它在X,Y,Z方向的三维特性方程式,给出了系统三自由度灵敏度和频响测试结果以及它在对机床振动实测中的实验结果。     

Piezoelectric cantilever microphone and microspeaker

A micromachined piezoelectric cantilever transducer, which works both as a microphone and as a microspeaker, has been fabricated and tested. The 2000×2000×4.5 μm³ cantilever has a zinc oxide (ZnO) piezoelectric thin film on a supporting layer of low-pressure chemical-vapor-deposited (LPCVD) low-stress silicon nitride. A highlight of the fabrication process, which may also be relevant for other micromachined structures, is the technique for producing a flat, multilayer cantilever. The measured microphone sensitivity is fairly constant at 3 mV/μbar in the low frequency range and rises to 20 mV/μbar at the lowest resonant frequency of 890 Hz. The 3 mV/μbar sensitivity is the highest reported to date for a microphone with a micromachined diaphragm. When measured into a 2 cm³ coupler with 4 V(zero-peak) drive, the microspeaker output sound pressure level (SPL) is 75 dB at 890 Hz. It increases to approximately 100 dB SPL at 4.8 kHz with 6 V(zero-peak) drive. The measured microphone frequency response agrees well with the results of an ABAQUS simulation     

Piezoelectric Nanogenerators for Self-Powered Nanodevices

A novel approach converts nanoscale mechanical energy into electric energy for self-powering nanodevices.In our own work, we've used piezoelectric zinc-oxide nanowire (ZnO NW) arrays to demonstrate a novel approach for converting nanoscale mechanical energy into electric energy. Here, we review the fundamental principle behind the nanogenerator, present an approach for improving its performance, and discuss some of the challenges we face in pushing this technology to reach its potential.     

Piezoelectric microphone with on-chip CMOS circuits

An IC-processed piezoelectric microphone with on-chip, large-scale integrated (LSI) CMOS circuits has been designed, fabricated, and tested in a joint, interactive process between a commercial CMOS foundry and a university micromachining facility. The 2500×2500×3.5 μm ³ microphone has a piezoelectric ZnO layer on a supporting low-pressure chemical-vapor-deposited (LPCVD), silicon-rich, silicon nitride layer. The optimum residual-stress-compensation scheme for maximizing microphone sensitivity produces a slightly buckled microphone diaphragm. A model for the sensitivity dependence of device operation to residual stress is confirmed by applying external strain. The packaged microphone has a resonant frequency of 18 kHz, a quality factor Q≈40, and an unamplified sensitivity of 0.92 mV/Pa. Differential amplifiers provide 49 dB gain with 13 μV A-weighted noise at the input