压电阻尼主动控制中局部应变电路补偿及其参数识别

论文（１）提出了在压电阻尼主动控制中用压电基片来补偿局部激励拉压应变增进阻尼控制的方法。本文则进一步提出用蝗电路来等效替代压电基片及相应的电路参数识别算法，从 为得更为简便。实验证明了两者的补偿效果相同。     

带有负电容电路的半主动控制系统

对于半主动分支电路压电阻尼技术,目前的研究主要集中在设计某种控制,以便对压电分支电路的电器元件进行转换或改变。负电容在电路中的应用可以增大系统的机电耦合系数,用负电容电路设计半主动压电阻尼系统则是一种较新的思路,目前对这种电路的应用的研究还比较少。在用压电元件对结构进行半主动控制的研究中,本文引入了负电容压电阻尼分支电路。首先结合简支弹性梁结构建立了分支电路压电阻尼系统的模型,设计了含负电容的半主动控制系统;然后,分析了负电容的电路原理,并用H2范数优化控制理论对电阻阻值的选择进行优化计算;最后,对这种半主动系统进行了数值模拟,并与相应的被动压电阻尼系统的控制效果进行了比较,说明了此半主动控制系统控制效果的优越性。     

具有分支电路的可控压电阻尼减振技术

对近10年来国内外关于具有分支电路的可控压电阻尼减振技术研究的进展进行了较为详细的评述和讨论.文中首先说明了具有分支电路的压电阻尼减振技术的基本原理和基本形式,然后较为全面的评述不同形式基本分支电路压电阻尼系统的基本特点和研究进展,在讨论了以基本分支电路压电阻尼系统为基础的各种具有可控特性的分支电路压电阻尼系统(包括半主动的和主动-被动杂交的分支电路压电阻尼系统)的研究与发展之后,说明了这种技术在实际工程中的应用,最后建议了今后应深入研究的问题.      

基于反激变压器的压电振动能量双向操控技术

压电材料因其具有良好的机电耦合特性, 在振动能量俘获和结构振动控制领域有着良好的应用前景. 基于同步开关和电感的压电元件接口控制电路, 可以通过振荡电路工作原理调节压电元件的电压幅值和相位, 优化压电振动系统的机电能量转化. 优化型同步电荷提取技术即基于上述接口控制电路实现了压电振动能到电能的高效转换. 本文提出了一种衍生于优化型同步电荷提取电路的压电阻尼半主动控制电路, 借鉴反激变压器的原、副边能量转换特性, 实现了压电振动控制系统从电能到机械能的能量操控, 进而达到结构振动抑制的效果. 至此, 结合了压电电荷能提取与压电阻尼半主动控制技术的新电路, 以反激变压器为核心实现了压电振动能量的双向操纵. 论文首先介绍了相应的控制电路及工作原理, 推导了新型同步开关阻尼技术下的结构的振动阻尼比模型, 搭建了压电悬臂梁振动控制实验平台, 最终通过实验验证了理论模型, 并使用更简单的控制方法解决了振动控制系统的稳定性问题.      

采用压电机敏元件进行结构振动控制Ⅲ：控制系统设计与实验研究

采用作者在上篇导出的压电耦合体动力学模型，给出了压电主动阻尼控制系统的设计方法；导出了压电耦合梁系统的作动方程和检测方程的显式表达式。以此为基础，以简单梁为对象，对压电检测器和作动器的性能、粘结层的影响、压电主动阻尼控制及压电主、被动阻尼双控制进行了实验研究     

连续梁的压电分流阻尼模型

建立具有压电分流阻尼的连续梁的动力学基本方程,推导出适用于各种不同分支电路构型的广义传递函数,并推导出对应于三种不同分支电路的电器元件最优参数表达式。对三种不同分支电路的减振特性进行理论分析和比较。分析结果表明,LR并联和LR串联分支电路可以有效地减小振动幅值,并具有相同的减振效果。在LR-C并联分支电路中,通过附加一个电容,可以减小最优设计时所需的电感值,但是减振效果降低。本文为连续梁的压电分流阻尼系统的减振设计提供了有效的方法。     

压电智能梁振动控制的优化设计

本文研究了压电智能梁振动控制中压电传感作动元件的优化设计,并考虑了控制增益和结构阻尼的影响。采用负速度反馈控制策略及等效阻尼比优化准则。对简支梁和悬臂梁采用遍历搜索的方法计算了不同增益和结构阻尼下的优化,结果对进一步研究优化设计和振动控制有一定的参考价值。     

智能板振动控制的分布压电单元法

提出了一个用于振动控制的分布压电单元法，该方法中采用将分布压电传感器和致动器分割成若干相互独立的单元的方法，来设计压电模态传感器与压电模态致动器．压电模态传感器所观测的模态坐标和模态速度，可从各传感单元的输出电荷及电流中提取出来；而压电模态致动器则通过调制施加于其上的电压的空间分布来实现．在此基础上对智能板进行了模态控制     

智能压电结构的新型阻尼修正模型

针对智能压电结构中，结构和压电材料之间的耦合和压电材料的动态输出，对结构阻尼的影响，提出了一种新的分段阻尼模型。由于压电结构和系统之间的耦合效应，整个结构的刚度和阻尼都会发生变化，尤其是阻尼会发生动态的变化。静态阻尼模型的描述已不能满足描述需要，而文中的分段阻尼模型能更精确地描述智能压电结构中的阻尼，以及系统的动态响应。以悬臂梁为例，实验结果验证了原静态阻尼模型的误差较大，而新模型比原模型精确反映了系统的幅频相应，比原模型更加合理和准确。     

基于等效电路法的变三角截面驰振压电能量收集研究

随着能源危机的逐渐加剧,人们对压电俘能器研究的投入也与日俱增,目前常见的研究压电俘能器的模拟方法只能研究其接入简单的单一电阻负载电路时的性能,且不能解决压电俘能器的高强度直流电路耦合问题。因此,本文借助二阶范德波尔控制方程将压电俘能器的主要部件等效为电子元件,进而基于等效电路法建立了与变三角截面驰振压电振动俘能器相对应的等效电路模型。借助风洞实验验证了所建立的等效电路模型的准确性。采用该模型研究了外接电路,钝体顶角,外接电阻和来流速度对变三角截面驰振压电俘能器输出电压,输出功率和响应位移的影响,结果表明,随着电阻的增大,输出电压逐渐增大且增长率逐渐减小。交直流电路的最佳负载分别为1.05 MΩ和1.4 MΩ,当风速为7.03 m/s,钝体顶角为90°时,交直流电路输出电压和输出功率的峰值分别为41.34 V,0.974 mW和50.8 V,0.616 mW。随着钝体顶角的增大,输出电压,输出功率和响应位移均逐渐增大且增大的速度逐渐减小。等效电路模型可以高效,准确地对不同结构参数下和外界电路下的压电振动俘能器的输出功率,输出电压,响应位移及其影响因素进行研究,所提出的等效电路模型于加快对压电振动俘能器的研究与推广应用具有一定意义。     

逆压电效应对双稳态压电俘能器的性能影响研究

为了研究逆压电效应对压电俘能效果的具体影响,本文首先分析了双稳态压电俘能器的分布参数型能量表达式,然后应用广义Hamilton变分原理推导了该俘能系统的动力学方程,最后采用谐波平衡法获得了动力响应解析解。通过对比不同激励频率下的数值仿真结果,讨论了逆压电效应对俘能系统动力响应的影响规律。结果表明,逆压电效应在不同工况下对俘能效果的影响并非单纯起抑制作用,在一定激励强度的高频激励下,逆压电效应对俘能效果的影响起增强作用;弱强度激励下的俘能效果则全程受到抑制作用。     

Analysis of Beams with Piezoelectric Actuators

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｕｅｔｏｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｒｏｂｅｉｎｔｏｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｓｍａｓａｃｔｕａｔｏｒｓａｎｄｓｅｎｓｏｒｓ[1].Ｏｎｅｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｕｄｉｅｓｉｎｖｏｌｖｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒｓｗｈｉｃｈａｒｅｓｕｒｆａ…     

Some theorems for determining the definiteness and changeability of sign of functions and the application to the conditional stability of the motion of the axis of a sleeping top

This paper gives some theorems for determining the definiteness and changeability of sign of functions as well as the application to the axis of a sleeping top. The necessary and sufficient condition of the conditional stability of the motion is obtained, which coincides with that of the stability of nutation angle and also with that of the stability of total variables in the equations of motion.     

低频螺旋状压电俘能器结构性能分析

利用螺旋状双晶片压电梁式俘能器可以有效地从低频工作环境中提取能量.由于这种俘能结构振动中存在弯曲振动和伸缩振动两种模态,确定俘能器的最优工作模态非常重要,这样外载作用型式(即面内受载还是面外受载)对俘能器的影响较大.数值结果表明:外激励方向不同时,最大输出功率密度出现在不同阶数的固有频率处,并且最大输出功率密度的大小也显著不同,面内加载方式明显优于面外加载方式.最后还详细讨论了储能电路的阻抗,自由端悬挂的集中质量对俘能器性能的影响规律.     

基于压电导率特性识别结构裂纹方法的研究

基于粘贴于外部主体裂纹在压电陶瓷片导率的变化,实验提取出梁系统的变民模态频率。建立了考虑压电陶瓷片影响的裂纹梁的特性方程,根据裂纹梁的固有频率的变化,采用剪切弹簧模拟裂纹的方法,进行了裂纹的识别,结果表明满足一定的识别精度。     

压电智能环形板的主动控制

对在不同位置粘有任意多组压电传感器和压电执行器的轴对称弹性环形薄板的振动控制进行了研究．根据压电执行元件的等效作用量得到了压电智能环板的振动控制方程和传感方程,再利用分离变量法以及由传感器测得的电量和作用在执行器上电压之间的控制模式得到振动方程的全解．实行了对整体结构的主动控制．对不同的压电片布置进行了数值计算．结果表明：当离散分布压电元件布置越密,振动衰减的效果越佳     

压电功能梯度板自由振动的三维解

基于三维弹性理论和压电理论，导出了有限长矩形压电功率梯度板的动力学方程及相应的边界条件，并用幂级数展开法进行了求解，得到了压电功能梯度板自由振动的三维精确解公式，求解了自由振动的固有频率，并分析了压电系数的梯度变化对不同电学边界条件下压电板的自由振动频率的影响，结果可用于校核不同的近似理论及理解压电结构的动态行为。     

非线性压电效应下压电层合板的弯曲

考虑非线性压电效应,即电致弹性和电致伸缩效应情况下压电层合板的弯曲。从非线性压电方程和几何方程导出了压电层合板合应力、合力矩与应变之间的广义本构关系,这些关系关于电场是非线性的。利用Ritz法和双傅立叶级数得到四边简支对称压电层合板在高电场作用下的非线性解并进行计算。结果表明,只考虑线性压电效应只能适应于作用电场较低或基础层的刚度比压电层的刚度要大得多的情况。     

压电陶瓷片在振动试验中的应用

通过压电陶瓷片在平板上进行激振和拾振试验,实测压电陶瓷片的某些性能及其对试件固有频率和振型的影响,获取压电陶瓷片的有关数据,以便对实际机械构件作分离纯模态时选配合理的激励方案。