慣性壓電激振系統(tǒng)的研究.pdf

1、激振器與振動(dòng)控制系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)研究中的關(guān)鍵設(shè)備之一,研究提高其性能具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為適應(yīng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)中的高頻振動(dòng)激勵(lì),以及模擬結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況和避免過(guò)試驗(yàn)需要,本文遵循理論分析為基礎(chǔ),動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo),結(jié)合模型仿真技術(shù),試驗(yàn)測(cè)試為驗(yàn)證手段的研究思路和設(shè)計(jì)方法,對(duì)以慣性壓電激振器、容性負(fù)載功率放大器、數(shù)字正弦掃頻振動(dòng)控制系統(tǒng)為核心的激振系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究,取得了如下創(chuàng)造性成果:
　　提出了一種基于慣性工作原理的新

2、型壓電激振器結(jié)構(gòu)。依據(jù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法,結(jié)合壓電本構(gòu)方程和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論,建立了激振器機(jī)電耦合結(jié)構(gòu)的兩自由度動(dòng)力學(xué)模型,利用MATLAB/SIMULINK、ANSYS軟件工具對(duì)集中參數(shù)動(dòng)力學(xué)模型和離散化有限元模型進(jìn)行了仿真分析和對(duì)比驗(yàn)證?？疾炝思ふ衿髦懈髦饕M成部分參數(shù)對(duì)激振能力的影響規(guī)律,最終確定了寬頻激振器的合理參數(shù),同時(shí)設(shè)計(jì)理論也為同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　以線性放大電路原理和電流擴(kuò)展方案為基礎(chǔ),提出了電壓與電流分級(jí)式

3、功率放大電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)壓電陶瓷容性負(fù)載特點(diǎn),設(shè)計(jì)了兩級(jí)式主放大電路結(jié)構(gòu),通過(guò)Multisim軟件進(jìn)行了仿真分析。研究了自激振蕩的產(chǎn)生機(jī)理和消除方法,分析并設(shè)計(jì)了限流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、直流電源等輔助電路,設(shè)計(jì)完成了寬頻帶、高電壓、大電流的雙極性功率放大器。
　　提出了對(duì)激振控制系統(tǒng)采用激振力和響應(yīng)加速度進(jìn)行雙重控制的控制策略和具體方案。研究了基于系統(tǒng)辨識(shí)的模糊自適應(yīng)控制算法的力幅控制,以及加速度幅值限幅控制的

4、雙重控制策略。通過(guò)虛擬儀器開發(fā)平臺(tái),以數(shù)字正弦掃頻為例進(jìn)行了控制系統(tǒng)軟件的開發(fā),對(duì)程序的工作原理和流程進(jìn)行了分析,對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行了研究,結(jié)合控制算法,完成了數(shù)字振動(dòng)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。
　　設(shè)計(jì)了測(cè)試裝置,對(duì)設(shè)計(jì)的激振器、功率放大器實(shí)物以及振動(dòng)控制系統(tǒng)程序的功能進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期效果相符合,成功實(shí)現(xiàn)了高頻范圍的激振與控制。證實(shí)了激振系統(tǒng)用于實(shí)際工作的可行性,以及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論的正確性。研究?jī)?nèi)容和成果對(duì)提高振動(dòng)試驗(yàn)水平和能