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.     

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。     

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.     

压电微动平台的极点配置PID控制

为提高压电微动平台的位移输出精度,设计极点配置比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在对压电执行器进行电学特性、机电特性分析的基础上,建立了压电执行器的数学模型;其次,在对平台进行受力分析、运动分析的基础上,建立了平台的动力学模型;然后,在保持平台极点虚部不变,且将系统闭环阻尼比取为1的情况下,将平台极点沿着平行于实轴的方向平移,设计出平台的PID反馈控制器;最后,实验验证了所设计控制器的有效性。实验结果表明,所设计的控制器可使平台具有较快的响应,在不考虑传感器噪声水平的情况下,平台在控制系统作用下的定位误差基本为0。     

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。     

基于极点配置的DC/DC变换器PID参数优化设计

提出一种基于极点配置的PID参数设计方法。该方法与一般的PID参数设计方法相比有快捷、准确、直接与性能指标相联系的优点。文章最后以一台5．5kW的DC／DC变换器为样机，验证了方法的准确性和有效性。     

结构振动控制中压电阻尼技术研究：（二）压电主动阻尼技术

对压电主动阻尼技术进行了理论和实验研究，结果表明，采用压电陶瓷元件（ＰＺＴ－５１）作为控制系统中的传感器与致动器，通过主动阻尼控制键，能有效抑制结构的振动响应．     

压电超材料主动控制分流电路设计

为进一步优化压电声学超材料分流电路设计,提出了一种基于零极点配置的主动控制电路,总结出零极点配置的一般规律,直接通过调节零点和极点设计相关传递函数,并利用微控制器加以实现。由于数字控制器能够利用计算机进行远程控制,因此可以更灵活地调节超材料带隙。该方法降低了模拟电路的复杂度,摆脱了模拟电路需要手动调整参数的限制,为超材料的智能控制提供了新的思路,更便于实际应用。实验结果表明,压电超材料在低频模态范围内均有超过14 dB的衰减,由此证明了结构所用主动控制电路的有效性。     

基于极点配置的柔性智能结构主动振动控制

对采用压电元件作为传感器和驱动器，基于极点配置法的柔性智能结构主动振动控制进行了实验研究，介绍了控制系统构成，实验结果验证了文章所述方法的有效性。     

基于极点配置的400Hz逆变电源系统设计

针对单相400Hz逆变电源系统的控制特点,引入输出电压瞬时值外环和电感电流内环的双环反馈控制,采用极点配置与PI控制相结合的方法对系统进行了设计,并根据状态空间理论建立了系统数学模型。仿真结果表明,该方案动态响应快、稳态精度高、THD小、带负载能力强。     

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.     

结构振动控制中压电阻尼技术研究—压电被动阻尼技术（一）

压电阻尼技术有两种类型：压电被动阻尼技术和压电主动阻尼技术。本文对其中的压电被动阻尼技术进行了研究，结果表明：通过给压电元件并联适当的外部电路，可使压电系统具有与粘弹阻尼材料及动力吸振器相似的物理特性。合理配置电路参数，可以实现最优阻尼比。     

振动控制中压电元件优化配置研究进展

压电材料以其工作频率宽,响应快,性能稳定和力电耦合效应强等优点已被广泛应用到结构振动主动控制中,该文对压电元件在结构振动主动控制中的优化配置问题进行综述。根据力电耦合关系,给出振动控制中压电元件的传感和作动方程,并推导了压电传感器/作动器的优化配置问题的数学模型;对优化配置问题中基于控制系统性能和系统能量的优化配置准则的研究状况进行总结和评述;同时对优化配置计算中常用方法进行了概括和分析,文中分别对压电传感器/作动器的位置、数目、尺寸和控制增益的优化研究成果进行总结,为工程实际提供方便快捷的布置方案,最后给出需要进一步研究的几个问题。     

倒立摆状态反馈极点配置与LQR控制Matlab实现

为了实现对绝对不稳定的非线性多变量倒立摆系统的控制,采用了状态反馈极点配置和LQR控制2种方法。状态反馈极点配置是将多变量系统的闭环系统极点配置在期望的位置上,从而使系统满足瞬态和稳态性能指标。LQR算法是在一定的性能指标下,利用最少的控制能量,来达到最小的状态误差。通过Matlab软件仿真实验,发现2种控制方法对于倒立摆这种不稳定的系统有一定的控制作用,证明了两种控制方案的可行性和有效性。仿真表明二次型最优控制有较小的振荡和超调量,对系统有更好的控制效果。     

压电陶瓷圆片振子耦合振动的等效电路

在考虑压电效应的情况下,本文对压电陶瓷圆片形振子的耦合振动进行了研究,分析了振子的轴向振动与径向振动之间的相互关系,推出了振子耦合振动的等效电路.在此基础上,得出了振子耦合振动的共振频率方程,并分析了振子的振动模式与共振频率之间的关系.理论分析表明,压电陶瓷振子耦合振动的等效电路在其频率特性分析中是非常方便的,理想振子的一维振动模式是实际振子的一些近似振动模式.可由本文理论直接导出.实验表明,由本文理论得出的振子的共振频率与实测值符合很好.     

压电振动能量收集电路的设计与实验研究

压电材料可将机械振动能转换为电能,但其产生的电能较小且具有交流特性,有必要建立储能电路将压电振动产生的电能储存起来并输出稳定的直流电。根据压电构造方程,建立压电振动能量收集系统的耦合场数学模型,对输出电压和最大输出功率进行数值模拟。设计与制作了一种以电容为储能介质的储能电路,通过电压比较器和电压调节器来保证稳定的直流输出。实验结果表明该储能电路能提供稳定的2.24V的直流输出电压,储能效率最高可达66.3%,并分析其能耗及误差产生的原因。     

压电减振机敏柔性板上的布片位置优化研究

将Ｄ优化法推广应用于二维悬臂机敏柔性板上的压电传感／执行器的位置优化研究中,并用实验证明了该方法的合理性,为进一步深入开展机敏柔性板的振动主动控制奠定了良好的基础。