压电式二维微动工作台的迟滞补偿与解耦控制

为了提高压电式二维微动工作台的定位精度,基于改进的Prandtl-Ishlinskii模型设计了前馈与解耦控制器,并结合反馈控制器开发了复合控制系统.在分析x与y方向电压与位移之间迟滞关系的基础上,前馈控制器通过改进的Prandtl-Ishlinskii模型描述迟滞的逆过程,分别补偿了x与y方向的迟滞.解耦控制器通过改进型Prandtl-Ishlinskii模型估算耦合位移值,修正驱动电压,抵消耦合效应引起的位移.复合控制系统结合了前馈与解耦控制器,并加入PID反馈控制进一步提高定位精度.实验结果表明:控制前,x方向与y方向定位误差的最大绝对值分别是4.16μm和4.18μm,而采用复合控制后定位误差的最大绝对值降为0.06μm和0.07μm.这种复合控制方法能够补偿压电式微动工作台的迟滞非线性,无需改变结构或更换零件就能减小耦合效应,有效地提高微动工作台定位精度.     

基于加速度反馈和自抗扰的加筋壁板结构复合振动控制

四面固支加筋壁板结构中存在的模型难以确定等多种不确定因素,影响了闭环结构的振动控制性能.针对这一问题设计了一种不依赖结构数学模型的加速度传感信号反馈和二阶线性自抗扰复合振动主动控制策略,并在理论上分析其稳定性和优越性.首先,采用二阶线性自抗扰控制器实时估计对象模型变化及其外扰组成的广义干扰,并将估计值作为补偿信号前馈到控制信号中消除广义干扰对系统的影响;然后,设计加速度传感信号和线性状态误差反馈的自抗扰复合振动控制器;最后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了四面固支加筋壁板结构的主动振动试验平台.利用加速度传感器和压电片驱动器抑制加筋壁板结构振动,并对提出的控制方法进行对比试验.几种外界干扰激励的试验结果表明,该方法不仅能有效抑制由于正弦激励和外界冲击引起的振荡,而且能更好抑制不确定因素引起的整个结构的波动.     

固相法和水热法制备BNT无铅压电陶瓷及其性能表征

采用固相法和水热法成功制备出钛酸铋钠（Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT）粉体,并利用此粉体烧结出致密的BNT陶瓷.用XRD、SEM分别对粉体和陶瓷的相组成、粒度、显微结构等进行了表征,并检测了其不同烧结温度下的线收缩率和相对体积密度.固相法所制备的BNT陶瓷具有优良的压电性能,其压电常数d33高达80 pC/N,而机电耦合系数kp也达到了26%.利用水热法只需在160℃下保温16 h就合成了具有单一钙钛矿结构的BNT粉体,其粒径为0.6-1μm.     

高效压电能量回收系统的优化设计

提出了一种新型的压电能量回收器件,通过一个开关功率变换器的辅助,系统的能量转换效率可提高400%.该功率变换器原型为Buck-Boost变压器,本项研究通过低功耗的控制电路对其进行了优化.利用Pspice软件对整个系统电路进行了建模和仿真,仿真结果显示,优化后的能量回收器件输出功率提高了3.4倍.     

CuO掺杂对NaNbO_3–BaTiO_3无铅压电陶瓷性能的影响

利用传统烧结法制备CuO掺杂NaNbO3–BaTiO3无铅压电陶瓷,研究不同CuO掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、1.0%和2.0%,摩尔分数)对样品显微结构、物相组成及电性能的影响。结果表明:CuO掺量对物相组成、压电性能、铁电性能及介电性能都有显著影响。当CuO掺量从0增大到0.3%时,压电性能增高;当CuO掺量超过0.3%时,压电性能明显下降。当CuO掺量为0.3%时,样品的综合性能最佳:压电常数(d33)为150pC/N,介电损耗(tanδ)为0.0174,机电耦合系数(kp)为30.19%,剩余极化强度(Pr)为13.5μC/cm2,矫顽场(Ec)为1.94kV/mm。     

考虑非局部效应的纳米梁非线性振动

以弹性理论为基础,建立考虑非局部效应和轴向非线性伸长的两端固支纳米梁物理模型,推导出其动力学方程,计算得到考虑非局部效应和轴向非线性纳米梁的固有频率,研究了考虑非局部效应的纳米梁主谐波共振响应。数值结果表明,非局部效应对两端固支纳米梁固有频率和幅频关系均有影响。     

形状记忆合金三维鼓包结构热变形的有限元模拟

基于Lagoudas唯象本构关系模型,利用ABAQUS软件二次开发功能,编写出可用于描述形状记忆合金(SMA)特性的UMAT材料子程序,并对SMA三维鼓包结构的热力学特性进行了有限元分析。结果表明:该子程序能够较好地描述SMA的超弹性和形状记忆效应特性;SMA三维鼓包结构能够产生较大的竖向挠度变形,并且鼓包大部分区域完成了马氏体逆相变,只在边界附近残留有部分马氏体相。     

单晶ZnO六棱锥的PEG400辅助热分解合成及其光致发光性能(英文)

将由Zn(CH3COO)2·2H2O和Na2CO3通过室温研磨反应获得的前驱体在PEG400存在下于240°C热分解获得大量的ZnO六棱锥产物。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征产物的晶体结构和形貌。进一步的实验结果表明:PEG400在ZnO六棱锥形成过程中发挥着重要作用,单六棱锥和双六棱锥的结构差异来自于热分解反应。光致发光谱(PL)测试表明:ZnO六棱锥在386nm处展示强的近带隙发射,在550nm处展示较弱的绿光发射。435cm-1处的拉曼振动表明ZnO六棱锥具有良好的晶体质量。     

基于多回路扩张状态观测的加筋壁板结构多模态振动控制

摘 要：针对加筋壁板结构的多模态主动振动控制中存在输出叠加和控制输入耦合的问题,结合多回路线性扩张状态观测器(multi-LESO)和线性PD反馈控制律,设计一种不依赖结构数学模型的多模态线性自抗扰复合振动主动控制策略。首先,将其它模态的输出叠加和控制输入耦合看成是广义干扰,每个独立回路的线性扩张状态观测器能够估计出这种广义干扰,再通过前馈补偿的方式抵消这种影响;然后分别独立设计每个独立模态的线性PD控制器。最后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了四面固支压电加筋壁板结构的主动振动控制试验平台,进行了几种激励情况下的多模态线性自抗扰振动控制实验。结果表明,提出的方法不仅能够有效的抑制加筋壁板结构由于前两阶共振频率引起的振动,而且具有良好的抑制不确定因素引起的整个结构波动的能力。     

运用矩形压电片的冲击载荷定位新方法

为了更加方便、精确地进行结构冲击载荷定位,利用应变花的原理,通过矩形压电片传感的方向性试验,提出了一种基于矩形压电片花形结构的冲击载荷定位新方法——相对幅值法。该法只需知道压电片的响应幅值,1个压电片花形结构确定1个冲击载荷的方向,因此通过2个花形结构就可以确定冲击载荷的位置。在铝板中进行了验证试验,理论计算和实际冲击点的平均误差为3.6 cm,识别精度能满足工程实际要求。