压电板的主动控制实验研究

研究了压电板模型的主动控制。建立了主动控制方程,进行了实验研究。结果表明,采用压电片作为传感器和制动器的压电板的振动可以得到较好的抑制。说明了控制策略的可行性。为压电智能结构的进一步应用提供了实验基础。     

压电双晶片执行器驱动位移有限元分析与实验研究

采用有限元分析软件对压电悬臂梁驱动位移进行静态分析,同时对驱动器静态位移进行理论计算与实验测试.将有限元分析与理论分析结果和实验测试结果进行对比分析,三者的结果具有良好的一致性,证明了利用有限元分析软件对双晶片悬臂梁结构静态驱动位移分析是正确的,为双晶片结构中压电片和弹性梁的优化设计提供了新方法.     

压电双晶片执行器驱动位移有限元分析与实验研究

采用有限元分析软件对压电悬臂梁驱动位移进行静态分析,同时对驱动器静态位移进行理论计算与实验测试.将有限元分析与理论分析结果和实验测试结果进行对比分析,三者的结果具有良好的一致性,证明了利用有限元分析软件对双晶片悬臂梁结构静态驱动位移分析是正确的,为双晶片结构中压电片和弹性梁的优化设计提供了新方法.     

智能压电板的振动控制

首先采用四节点板元和虚功原理，推导出智能板结构的运动方程，然后采用基于二次线性控制(LQR)的独立模态空间控制法来进行板结构的主动控制。文中方法的有效性，通过数值仿真来验证。从控制仿真结果可以看出，文中的方法能有效地控制板结构的振动。     

压电陶瓷驱动微小型机器人的运动分析与仿真

为满足桌面工厂对机器人在平面内大行程、高精度和全方位运动的要求,研制了一种压电陶瓷驱动的微小型机器人.该机器人采用stick-and-slip运动原理,通过压电陶瓷和电磁铁的配合动作,在铁磁性工作表面上实现了前进、后退、左转、右转和原地旋转运动.在假设平行配置的压电陶瓷驱动器在每一步的运动过程中保持平行基础上,分析了一步运动中机器人的4个支撑脚的坐标变化情况,进而推导出在该条件下反映机器人位姿变化的运动学差分模型.计算结果显示,机器人直线运动最大步长为0.042 0 mm,旋转运动最大偏转角度为0.185°/步.通过开环轨迹控制、点-点位姿控制和路径跟踪闭环控制实验,验证了机器人应用于桌面工厂时的可行性.     

用于自适应可展结构的智能主动杆试验研究

为将智能主动杆用于可展结构的自适应控制，研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动杆．对主动杆输出位移、输出力特性以及动力学性能进行了试验研究，获得了不同驱动电压频率的对位移增益和输出力增益．试验结果表明，这类智能主动杆可用于消除铰连接间隙、精确定位和振动抑制．     

基于二系垂向作动器与压电作动器的动车组车体振动控制

为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动, 提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法; 基于某型高速动车组, 设计了一种在车辆二系安装垂向作动器, 在车体底架布置压电作动器, 运用H_∞鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法; 建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型, 采用H₂及H_∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置, 运用鲁棒最优控制方法设计了H_∞反馈控制器; 利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响, 比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明: 压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H₂及H_∞范数最大, 可以作为压电作动器与传感器的布置位置; 基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动, 一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大, 振动加速度抑制效果越明显, 当车辆的运行速度为200km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小10%, 当车辆的运行速度为350km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂, 二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1, 对车体刚性振动有较大抑制作用, 压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1, 对车体弹性振动有较大抑制作用。      

简支梯度压电梁的解析解

同时考虑材料弹性参数，压电参数和密度的梯度特性，采用逆解法求解了均布荷载作用下简支梁的力－电耦合平面应变问题，首先给出了应力函数和电位移函数的多项式表达式，进而式求得了简支梯度压电梁的解析解，并对其进行了讨论。     

采用压电微泵散热的超磁致精密驱动器

针对超磁致精密驱动器(GMA)工作时因电磁线圈发热而导致GMA定位精度差的问题,采用体积小、噪声低、无电磁干扰的压电微泵驱动水流进行散热,以控制超磁致伸棒的温度.制作了一台GMA样机,设计了一个热变形测试系统,进行了GMA在无水冷和有水冷条件下的热变形对比实验.结果表明,提出的温控措施是有效的.     

电火花加工用磁力驱动器的微定位控制

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题，提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器，采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构，并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数，优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型，获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系；其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器，并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化；最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程，完全满足电火花加工微调要求.