复合材料自适应结构中压电作动器的位置设计

采用灵敏度分析方法,研究了复合材料板壳型自适应结构中压电作动器的位置设计．通过分析各位置上压电作动器对结构各部分的控制灵敏度,获得压电作动器最佳控制效率的位置序列,并据此布置压电作动器．以不同边界条件下板梁结构的动力学响应抑制和准静态变形控制为例,进行了数值验证,证明此方法所得结果正确．该方法原理简明、计算效率高,可为板壳型自适应结构的作动器铺层位置设计和控制电压分布设计提供依据．     

粘贴式压电陶瓷作动器主动控制研究

该文对粘贴式压电陶瓷作动器进行了建模,导出了考虑胶层影响的压电陶瓷晶体片与被粘贴结构的力、电关系式。使用粘贴式压电陶瓷作动器,对一段细长梁中的行波传播的主动控制方法进行了理论分析。为了验证压电陶瓷作动器的控制性能,进行了相应的主动控制试验,试验结果表明在104～305Hz频段上达到了平均减小50％的扰动行波幅值的控制效果。     

振动主动控制中检测器和作动器的最优配置

提出了振动主动控制系统中最大主动阻尼耗能准则，以此准则为目标函数求解检测器和作动器的最优配置问题。为了获得全局最优解，引入了模拟退火算法，并对其进行了改进。对一离散的三自由度系统和连续梁系统中检测器和作动器的最优配置进行了数值计算和实验验证，计算结果与实验结果的一致性很好，证明了所建立的准则和算法的可行性和实用性。     

压电叠层作动器迟滞特性模型

压电叠层作动器是智能主动杆的关键部件,迟滞非线性是影响其控制应用的重要方面。在对迟滞特性进行分析的基础上,根据压电叠层作动器的工作特征,采用修正经典Preisach模型对压电作动器的迟滞特性进行建模,以预测压电作动器的位移输出,并进行了相应的实验分析。与随机电压序列的实测输出结果进行比较,该模型的误差范围小于2μm,明显优于线性模型,能更准确地预测作动器的位移输出,为实现精密的作动控制提供了可能。     

基于压电迟滞对称性的线性微位移控制作动器

针对目前压电微位移控制系统中普遍存在的模型非线性、系统复杂或不稳定等缺点,提出了一种基于压电迟滞对称性及单向单回路循环的微位移线性控制系统。 首先利用压电迟滞效应中回路正调曲线与逆调曲线之间的轴对称性质,使二个性能一致的压电位移作动器位于回路的对称点,其迟滞非线性效应得以相互抵消,从而使其总的位移输出与输入驱动电压呈线性关系;其次,在控制策略的选择上,为避免因次级回路的出现而导致的复杂性与不稳定性,并保证压电系统的输出精度,位移调节过程中仅采用一个确定的主回路,且二个位移作动器均按此主回路的单向逆时针方向调节;依据所提出的模型和算法,进行了实验验证,并对误差进行了分析与补偿;结果表明模型位移输出精度达到 nm 级,最大误差 15 nm,平均误差约 0 nm;同时该模型还具备结构简单、计算量小、易于实现、输入与输出为线性关系等优点。     

压电作动器在精密定位中的研究与发展

目前压电作动器在许多领域都取得了成功的应用。随着科学技术的发展,人们对定位的精度要求越来越高,而压电作动器以其定位精度高、抗干扰能力强的优点受到越来越多研究者的青睐。本文对用于精密定位领域的三种形式的压电作动器进行了研究,着重分析了各种压电作动器的原理、特点和研究现状,最后提出了用于精密定位领域的压电作动器的几个发展方向。     

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论（LQR）,建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则. 采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性,并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析. 结果表明：随着作动器数量的增加,本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时,本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法.     

一种拱形线性压电作动器的作动特性分析

为了有效抑制结构的变形和振动,提出一种新型的拱形压电作动器.利用卡式第二定理推导该作动器的输出力表达式,并与建立的有限元模型进行对比,证明理论分析的正确性.由理论分析和数值模拟可知:该作动器的输出力和输出力矩与驱动电压成正比,在0～200 V区间内可以保持线性输出;跨度越大,输出弯矩越大,对悬臂梁的振动和变形的衰减效果...     

容积伺服电液作动器位置控制研究

针对容积伺服电液作动器位置高精度控制问题,建立电液作动器位置控制数学模型,提出三状态反馈与三状态顺馈控制策略。该控制策略通过三状态反馈补偿系统固有频率和阻尼比,并利用三状态顺馈实现极点配置,进而对控制器进行参数优化设计,有效提高系统的动态特性。搭建容积伺服电液作动器实验平台,针对所提出的控制方法进行实验验证。研究结果表明:所提出的容积伺服电液作动器位置控制方法具有较好的控制效果,可实现电液作动器的高精度控制,控制精度达±0.01mm,将为电液作动器的工程推广与应用奠定良好的基础。     

用压电薄膜对弹性连杆机构的振动响应控制研究

提出一种利用压电薄膜片对弹性连杆机构的动力响应主动控制方法,推导了粘结压电材料后机构的有限元方程。应用模态控制理论对弹性连杆机构振动主动控制问题的原理和策略进行研究,给出了相应最优控制律。在此基础上研究了采用比例微分控制器达到模态最优控制的效果时,其增益参数的确定方法。     

基于能量准则的梁振动控制的LQR方法

针对压电层合结构振动的LQR控制方法,为了改善结构振动控制的效果,对选用结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的算法作了初步研究,为LQR方法中的权系数矩阵(矩阵Q和R)的选取提供了一定的理论依据．运用该算法对压电层合梁的振动控制进行了分析计算,结果表明,该方法能达到有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的．     

压电驱动器的非线性建模

在研究了各种非线性模型的基础上,采用Maxwell迟滞模型建立了压电驱动器的非线性模型,给出了该模型参数的求解准则和方法．实验结果表明,所建立的非线性模型与实际测量结果一致,提出的非线性参数的求解方法简单实用．该模型可用于对驱动器的前馈控制,以达到提高驱动器位移控制精度的目的．     

压电智能梁振动控制的遗传算法优化设计

应用遗传算法,对用离散分布压电作动－传感元件的智能梁进行振动主动控制,研究其结构优化设计问题。考虑控制增益的影响,以模态阻尼比为优化准则,用罚函数法对非线性约束优化问题的结束条件进行处理,对直接速度负反馈控制系统中的结构参数进行优化。最后,以悬臂梁为例,分别给出不同控制增益下,单点配置问题和多点并置问题的最优解。     

基于能量准则的压电悬臂梁振动控制

基于现代控制理论,选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用压电材料对悬臂梁进行结构振动的主动控制。首先,按能量准则编写程序对简支条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算。然后,利用Matlab系统仿真,演示了梁中点受初始位移激励时,一阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。最后,以表格的形式表示了R取不同值时,在初始位移激励下,振动停止的时间及其控制电压的最大值,从而体现出该方法能达到更有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。     

采用压电材料的振动主动控制

利用压电材料作为传感器和作动器,建立了柔性四连杆机构振动主动控制实验系统;通过理论分析和实验研究建立了控制系统的模型;根据控制系统的特点,采用了内模控制策略,并在具体实施中,增加了参数辨识环节,使得控制器对于机构转速变化具有鲁棒性．将控制方案实施到柔性四连杆机构振动主动控制实验之中,取得了满意的控制效果．     

框架-核心筒结构消能减震优化布置方法

框架-核心筒结构多为弯剪型或剪弯型结构,常用的反映层间变形的参数层间位移角或有害位移角不能很准确地反映结构局部变形特征.本文将常见的框架-核心筒结构形式划分为不同的平面区格,引入广义剪切变形,探讨不同区格广义剪切变形的变化规律及相互关系.本文提出了一种区格广义剪切变形简便计算方法,据此讨论了框架-核心筒结构优化布置金属消能器的问题.最后以实际工程为例,应用反应谱法和非线性时程分析法,分析了金属消能器布置在不同区格的减震方案对结构的减震效果,得到了金属消能器布置在核心筒与框架柱之间区格的方案的效果优于将其布置在外围框架柱之间区格的方案.因此,可为高层框架-核心筒结构消能减震设计提供一定的借鉴.     

基于最优极点配置复合控制的弹性连杆机构主动控制研究

采用最优极点配置复合控制策略对高速弹性连杆机构的振动主动控制进行了研究。基于机构弹性动力学分析（KED）建立了受控系统状态方程，讨论了系统最优极点的选取方法。对一个具有弹性连杆和摇杆的四杆机构进行数值仿真的结果表明，最优极点配置复合控制对弹性连杆机构振动响应具有明显的抑制效果。     

带饱和输入的奇异切换系统的二次最优调节

利用奇异Riccati方程讨论了带饱和输入的奇异切换系统的二次最优调节,研究了集值函数,并将最优控制调节推广到饱和输入上,运用最小等价子集简化了矩阵集合的运算。