基于宏纤维复合材料的泵喷导管振动控制研究

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作者 乌德木 严斌 吴文伟 《船舶力学》 北大核心 2025年第2期288-299,共12页

泵喷推进器在工作过程中会产生结构噪声。常规材料加工的泵喷推进器往往结构重量大,难以进行尾部配重。而使用复合材料的泵喷推进器结构不仅可以大幅降低整体重量,还具备良好的耐腐蚀性与抗疲劳能力。本文围绕泵喷推进器复合材料导管结... 泵喷推进器在工作过程中会产生结构噪声。常规材料加工的泵喷推进器往往结构重量大,难以进行尾部配重。而使用复合材料的泵喷推进器结构不仅可以大幅降低整体重量,还具备良好的耐腐蚀性与抗疲劳能力。本文围绕泵喷推进器复合材料导管结构振动控制问题,开展基于宏纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)的结构振动主动控制系统构建及验证的相关试验建模、算法优化设计、硬件平台搭建与试验等研究。将遗传算法应用于线性二次高斯(LQG)控制器优化设计中,通过试验对优化前后的算法控制效果进行对比。针对复合材料导管搭建模型辨识平台与主动控制试验平台,通过实验建模的方法获得控制模型并在空气环境中进行了谐波激励下的振动主动控制试验,尝试将基于MFC的振动主动控制推向应用场景。 展开更多

关键词 宏纤维复合压电材料 泵喷推进器 振动控制 LQG最优控制 遗传算法

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压电纤维复合材料智能传感器的有限元预测与器件性能

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作者 高裕昆 赵洁 +1 位作者 周晶晶 周静 《物理学报》 北大核心 2025年第5期212-221,共10页

压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点,被广泛应用于航空、航天、民用和军事等领域.然而,目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用,对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究.本工作分别... 压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点,被广泛应用于航空、航天、民用和军事等领域.然而,目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用,对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究.本工作分别建立了代表性体积元模型、直接模型和混合模型,从细节到整体、从微观到宏观对MFC的有限元模型进行了建模和分析.一方面通过等效体积元模型,掌握MFC内部的电场分布规律,为力-电耦合提供理论依据;另一方面通过直接模型和混合模型,对MFC的实体结构进行整体建模和边界条件的加载,为MFC贴片式传感和共振式传感的分析提供理论依据,有效预测了MFC智能元件传感器的传感性能.仿真结果表明,共振式传感器性能远优于贴片式传感器,当激振加速度为5 m/s^(2)、悬臂梁基板长度为80 mm时,计算得到的MFC共振式传感器的谐振频率为67 Hz,输出电压为4.17 V.实验结果表明,MFC传感器测试的谐振频率为74 Hz,输出电压为3.59 V,仿真计算结果与MFC传感器预测结果基本符合.此外,MFC传感器在低频工作时具有优异的传感灵敏度,传感灵敏度为7.35 V/g.可见,MFC在低频共振时具有优异的传感特性,构建的3种有限元模型可以有效预测MFC传感器的传感性能,为MFC传感器的性能预测提供了保障. 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 (mfc) 传感器 性能预测 有限元模型

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压电宏纤维致动器的双极性非对称迟滞建模及补偿控制 被引量：4

3

作者 徐金秋 娄军强 +3 位作者 杨依领 陈特欢 马剑强 崔玉国 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期159-165,共7页

提出了一种双极性非对称改进PI(Bipolar Asymmetric Improved PI,BAIPI)模型描述压电宏纤维(Marco Fiber Composite,MFC)的迟滞特性,BAIPI模型利用经典Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型Play算子加权叠加描述MFC的对称迟滞特性,然后叠加... 提出了一种双极性非对称改进PI(Bipolar Asymmetric Improved PI,BAIPI)模型描述压电宏纤维(Marco Fiber Composite,MFC)的迟滞特性,BAIPI模型利用经典Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型Play算子加权叠加描述MFC的对称迟滞特性,然后叠加一系列不同权重、不同阈值的双边死区算子描述MFC的双极性非对称特性。实验辨识结果表明:BAIPI模型对MFC致动器的建模误差从PI迟滞模型的16.8%降为4.2%。在基于BAIPI逆模型的前馈补偿下,MFC致动的柔性梁构件跟踪等幅、变幅三角波轨迹的实测位移与期望跟踪位移基本重合,补偿后等幅三角波实测位移与理想位移之间的线性度为2.36%。因此,所提出BAIPI迟滞模型及补偿方法显著提高了MFC致动器的定位驱动和跟踪精度。 展开更多

关键词 迟滞 压电宏纤维 双极性非对称改进PI模型 双边死区算子 前馈补偿

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压电宏纤维驱动的仿生尾鳍微推进力测量系统 被引量：1

4

作者 孟浩锋 杨依领 +3 位作者 娄军强 马剑强 崔玉国 陈特欢 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期311-318,413,共9页

提出了用于压电宏纤维(macro fiber composites,简称MFC)驱动的柔性仿锦鲤尾鳍推进力动态精密测量的悬臂式微推进力测量系统。基于矩形截面悬臂梁的纯弯曲和扭转变形理论,首先,提出微推进力测量构件的设计指标,其弯曲刚度实验标定结果... 提出了用于压电宏纤维(macro fiber composites,简称MFC)驱动的柔性仿锦鲤尾鳍推进力动态精密测量的悬臂式微推进力测量系统。基于矩形截面悬臂梁的纯弯曲和扭转变形理论,首先,提出微推进力测量构件的设计指标,其弯曲刚度实验标定结果与设计指标基本吻合,水下稳定摆动测试结果表明,MFC驱动的柔性仿生尾鳍在激励频率7,8 Hz时分别取得最大摆幅峰峰值5.08 mm和最大摆速104.3 mm/s;然后,开展了柔性尾鳍在最大摆幅及最大摆速状态下产生的微推进力动态测量实验,结果显示柔性尾鳍产生的推进力在一个稳定摆动周期内出现两次波峰起伏,且存在着时间占比不同的推进和拖拽两种状态。结果表明,最大摆速状态下,柔性尾鳍稳定摆动过程在65.6%的周期内为推进状态,产生的瞬时最大推进力和拖拽力分别为6.26和-2.50 mN,数值积分得到的周期平均推进力为1.90 mN,而柔性尾鳍最大摆幅状态下产生的平均推进力为0.26 mN。所提出的柔性仿生尾鳍及微推进力精密测量系统的具有较好的参考作用。 展开更多

关键词 压电宏纤维 柔性仿生尾鳍 微推进力测量 悬臂梁 弯曲刚度 身体/尾鳍推进模式

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宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理 被引量：2

5

作者 林煌旭 任枭荣 +1 位作者 娄军强 贾振 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期881-887,1020,1021,共9页

提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz... 提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1000V,频率为17.7和3Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45mm,水下最大摆幅峰峰值13mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的“反卡门涡街”结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持。 展开更多

关键词 仿生水下推进器 宏压电纤维复合材料 身体/尾鳍谐振式推进 计算流体力学分析 反卡门涡街

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局部粘贴压电宏纤维致动器的水下弹性结构机-电-液耦合振动特性

6

作者 顾霆 娄军强 +3 位作者 杨依领 陈特欢 陈海荣 魏燕定 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期387-396,共10页

建立了局部粘贴压电宏纤维致动器(Macro Fiber Composite,MFC)的水下弹性结构机⁃电⁃液耦合振动模型,并开展了MFC激励下的水下弹性结构的频率响应实验。采用混合规则法得到了MFC等效体积单元的等效机电耦合参数。基于假设模态法推导了局... 建立了局部粘贴压电宏纤维致动器(Macro Fiber Composite,MFC)的水下弹性结构机⁃电⁃液耦合振动模型,并开展了MFC激励下的水下弹性结构的频率响应实验。采用混合规则法得到了MFC等效体积单元的等效机电耦合参数。基于假设模态法推导了局部粘贴MFC的欧拉⁃伯努利梁的分段归一化振型函数。结果显示粘贴MFC致动器的主动变形段末端的变形量仅为被动变形段末端的3%,局部粘贴MFC致动器弹性结构的模态振型较匀质等截面梁结构发生了明显变化。建立了包含MFC致动器等效驱动力矩、周围流体水动力载荷及弹性结构振动特性的水下弹性结构机⁃电⁃液耦合振动模型。基于搭建的实验平台,测试得到了MFC不同激励频率下水下弹性结构的频率响应特性,实验结果表明:耦合动力学模型的理论预测结果与结构实际振动的幅频特性和相频特性基本一致,证明了所建立机⁃电⁃液耦合振动模型的有效性。 展开更多

关键词 水下弹性结构 机⁃电⁃液耦合 水动力 压电宏纤维 局部粘贴

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面向结构形状控制的压电纤维复合薄膜驱动器布局方式与控制参数协同优化设计 被引量：7

7

作者 高仁璟 张莹 +3 位作者 赵剑 陈文炯 刘书田 仝立勇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第18期177-183,共7页

能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一... 能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一定数量的MFC驱动器条件下,通过驱动器布局与控制参数的协同设计,以实现类翼面平板结构具有理想形状的最优控制设计方法。以驱动器的铺设位置、铺设角度、层数、对称性以及控制电压为设计变量,以驱动器的击穿电压、铺设位置限制等为约束,建立多参数下的协同优化设计模型。数值算例以类机翼平板的弯曲、扭转、弯扭型面作为理想型面,以实际型面与理想型面在81个参考点位置的均方差为评价指标,设计获得弯曲、扭转和弯扭组合型面的均方差分别为9.977×10–5、4.394×10–4和5.308×10–4,实现了较高的变形控制精度。研究了驱动器数量对变形精度的影响,制作了具有6个驱动器的类翼面平板结构测试平台,仿真与试验结果高度吻合,从而验证了所提出的驱动器布局与控制电压协同优化设计模型的有效性和可行性。 展开更多

关键词 结构形状控制 压电纤维复合薄膜(Macro FIBER composites mfc) 驱动器布局 协同优化设计

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采用MFC压电作动器对复合材料悬臂板振动主动控制 被引量：6

8

作者 李蒙 李凤明 《动力学与控制学报》 2017年第4期342-349,共8页

针对复合材料层合悬臂板,在其上表面铺设压电纤维复合材料MFC作为作动器,同时在下表面对称铺设压电薄膜(PVDF)作为传感器,应用速度反馈控制方法研究其主动振动控制.运用Hamilton原理和假设模态法推导含多个MFC作动器的复合材料层合板的... 针对复合材料层合悬臂板,在其上表面铺设压电纤维复合材料MFC作为作动器,同时在下表面对称铺设压电薄膜(PVDF)作为传感器,应用速度反馈控制方法研究其主动振动控制.运用Hamilton原理和假设模态法推导含多个MFC作动器的复合材料层合板的力电耦合结构运动方程,其中考虑了MFC作动器作为悬臂板附加质量及刚度的影响.基于模态控制力/力矩最大化的原则,将多对MFC作动器/PVDF传感器铺设在层合悬臂板前几个低阶模态应变最大的区域,通过算例得出结构受控前后的时域和频域响应以及各MFC作动器所需的控制电压曲线.讨论复合材料层合板纤维铺设角度不同情况下,作动器MFC铺设位置及压电纤维铺设方向的相应变化. 展开更多

关键词 复合材料悬臂板 压电纤维复合材料(mfc) 纤维铺设角度 模态控制

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压电纤维致动器的率相关偏置迟滞建模及补偿 被引量：2

9

作者 杨浩 娄军强 +3 位作者 杨依领 陈特欢 陈海荣 魏燕定 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期531-538,622,共9页

为了克服传统压电陶瓷韧性不足,利用压电宏纤维(macro fiber composite,简称MFC)换能效率高且变形能力强的优点,提出了一种MFC致动的柔性结构,建立了描述MFC动态偏置迟滞非线性的率相关双极性偏置PI(rate-dependent bipolar bias PI,简... 为了克服传统压电陶瓷韧性不足,利用压电宏纤维(macro fiber composite,简称MFC)换能效率高且变形能力强的优点,提出了一种MFC致动的柔性结构,建立了描述MFC动态偏置迟滞非线性的率相关双极性偏置PI(rate-dependent bipolar bias PI,简称RDBBPI)迟滞模型,并进行了前馈补偿控制研究。首先,针对MFC致动柔性结构的静态偏置迟滞特性,利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型描述系统的对称迟滞特性,并通过叠加死区算子来捕捉其双极性偏置特性,建立了MFC致动器的静态双极性偏置PI(bipolar bias PI,简称BBPI)模型;其次,确立迟滞环斜率与驱动信号速率之间的线性关系,得到描述MFC致动器动态迟滞特性的RDBBPI模型;最后,进行了实验验证。实验结果表明:所提出的RDBBPI模型能够很好地捕捉不同频率下MFC致动柔性结构的动态迟滞特性;在基于RDBBPI模型的前馈补偿下,MFC致动柔性梁构件的实测振动位移与期望跟踪位移基本重合,补偿后结构实测位移与期望轨迹之间的线性度误差为4.62%,证实了所提RDBBPI模型对MFC致动器驱动控制和位移跟踪精度的改善效果。 展开更多

关键词 压电宏纤维致动器 动态迟滞非线性 率相关 双极性偏置 前馈补偿

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压电纤维复合材料有限元模拟及其试验研究 被引量：4

10

作者 黄丹丹 陈勇 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第2期234-240,共7页

考虑压电纤维复合材料(MFC)压电陶瓷纤维层和指间交叉电极设计,假定压电陶瓷纤维极化方向相同,设置递进的电压边界条件,建立MFC均匀压电层等效有限元模型,借助ANSYS-APDL软件进行结构-压电耦合场仿真,模拟其工作的真实变形;同时进行自... 考虑压电纤维复合材料(MFC)压电陶瓷纤维层和指间交叉电极设计,假定压电陶瓷纤维极化方向相同,设置递进的电压边界条件,建立MFC均匀压电层等效有限元模型,借助ANSYS-APDL软件进行结构-压电耦合场仿真,模拟其工作的真实变形;同时进行自由应变和阻滞力的数值测试,数值上验证了有限元模型,修正纤维纵向压电应变常数d_(33)。对含有MFC驱动器的铝合金悬臂梁进行数值和试验研究,验证了该模型的准确性。与细观尺度上的MFC有限元模型相比,该有限元模型节约了计算成本,可应用于实际工程中。结果表明,MFC激励法用于振动特性分析时,操作简单,重复性好,信噪比高。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料(mfc)驱动器 指间交叉电极 有限元建模 模态分析 静位移

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冲击载荷下压电双稳态层合板瞬态响应

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作者 宋海峰 郝育新 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2024年第3期25-33,共9页

从理论上研究了中心固支边界下含压电材料层双稳态碳纤维复合材料层合板在受到冲击载荷后的机电响应。以含17个未知参数的假设位移场为基础,利用一阶剪切变形理论得到应变位移关系。根据能量原理,通过拉格朗日方程得到系统的机电运动方... 从理论上研究了中心固支边界下含压电材料层双稳态碳纤维复合材料层合板在受到冲击载荷后的机电响应。以含17个未知参数的假设位移场为基础,利用一阶剪切变形理论得到应变位移关系。根据能量原理,通过拉格朗日方程得到系统的机电运动方程,分别研究了系统在受到突加载荷、递增载荷、正弦载荷、空气爆炸载荷等瞬态冲击下的机电响应。研究结果显示,跳变现象的产生与外力功输入大小密切相关,跳变产生的瞬时电压幅值约为未跳变的10倍。 展开更多

关键词 双稳态 能量采集 冲击载荷 压电宏纤维

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基于Bouc-Wen前馈及模糊PID反馈的三层MFC-PBP并联变形翼大位移控制

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作者 李兴秋 葛沪建 胡凯明 《航空科学技术》 2024年第5期110-117,共8页

三层预压缩压电宏纤维复合材料双晶片(MFC-PBP)并联变形翼存在较强的迟滞非线性,严重影响变形控制精度。为了实现对其的精确变形控制,本文提出了以Bouc-Wen逆模型为前馈补偿,以模糊PID作为反馈控制器的三层MFC-PBP并联变形翼的大位移跟... 三层预压缩压电宏纤维复合材料双晶片(MFC-PBP)并联变形翼存在较强的迟滞非线性,严重影响变形控制精度。为了实现对其的精确变形控制,本文提出了以Bouc-Wen逆模型为前馈补偿,以模糊PID作为反馈控制器的三层MFC-PBP并联变形翼的大位移跟踪控制策略。首先,利用遗传算法对Bouc-Wen模型进行参数识别,构建前馈模型并对变形翼进行开环控制;其次,加入模糊PID反馈控制器,得到可以自适应改变PID参数的闭环控制。变形跟踪控制试验结果表明,BoucWen前馈控制的相对误差(RE)约为13.5%,将Bouc-Wen前馈模型与模糊PID结合后控制的相对误差在4%以内,提高了变形控制精度。 展开更多

关键词 变形翼 压电宏纤维复合材料双晶片 变形控制 迟滞特性 BOUC-WEN模型 模糊PID

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基于LaRC-MFC致动器的振动主动控制 被引量：5

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作者 盛贤君 王爱武 杨睿 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第4期568-570,共3页

针对传统压电致动器具有制造困难、易碎、效率低等缺点,该文结合压电智能材料发展的最新趋势,使用由美国航空航天局兰利研究中心(LaRC)研发的新型压电智能材料——条状压电复合纤维(MFC)作为致动器,以柔性悬臂梁为控制对象,研究了振动... 针对传统压电致动器具有制造困难、易碎、效率低等缺点,该文结合压电智能材料发展的最新趋势,使用由美国航空航天局兰利研究中心(LaRC)研发的新型压电智能材料——条状压电复合纤维(MFC)作为致动器,以柔性悬臂梁为控制对象,研究了振动主动控制问题。结合LaRC-MFC致动器的研究现状,该文以实验测量所设定的驱动电压对应的压电智能梁的位移数据作为基础,通过数值插值算法分析了致动器与悬臂梁的耦合关系;并采用正位反馈控制(PPF)策略对这种新型的控制结构进行了试验研究。实验结果表明,条状压电复合纤维具有良好的致动效能;采用提出的振动主动控制结构,抑振效果明显。 展开更多

关键词 压电智能致动器 条状压电复合纤维(mfc) 振动主动控制 正位反馈控制

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压电舵机动态迟滞建模与带有鲁棒干扰观测器的两自由度控制 被引量：6

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作者 张臻 辛峰 周克敏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期841-849,共9页

压电宏纤维复合材料(MFC)驱动的舵机具有功耗低、质量小以及可靠性高等优点,在无人飞行器领域有很大的应用潜力.压电材料的动态迟滞非线性会降低舵机的控制精度和稳定性,MFC柔性结构使舵机易受外扰影响.本文首先建立MFC舵机Hammerstein... 压电宏纤维复合材料(MFC)驱动的舵机具有功耗低、质量小以及可靠性高等优点,在无人飞行器领域有很大的应用潜力.压电材料的动态迟滞非线性会降低舵机的控制精度和稳定性,MFC柔性结构使舵机易受外扰影响.本文首先建立MFC舵机Hammerstein动态迟滞非线性模型,并设计了迟滞逆补偿器.针对模型不确定性和外扰影响,设计了带有鲁棒干扰观测器的二自由度控制器,保证在外扰和模型不确定性下控制系统的鲁棒性.MFC舵机控制实验结果表明,所设计的控制器具有良好的抗干扰性能和鲁棒性,较传统干扰观测器显著提高了控制性能. 展开更多

关键词 压电纤维复合材料(mfc) 迟滞非线性 鲁棒控制 干扰观测器

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基于MFC的地铁轨道振动能量收集研究 被引量：5

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作者 谢伟平 陈谣 王先锋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期210-218,236,共10页

压电陶瓷极限受拉承载力弱,导致传统悬臂型俘能器在工程应用中极易开裂损坏,与其持续供能的初衷相违背。压电纤维复合材料(MFC)具有优异的柔韧性、耐久性,恰恰弥补了这一缺陷。然而以MFC材料为基础的俘能器在地铁轨道振动能量俘获中的... 压电陶瓷极限受拉承载力弱,导致传统悬臂型俘能器在工程应用中极易开裂损坏,与其持续供能的初衷相违背。压电纤维复合材料(MFC)具有优异的柔韧性、耐久性,恰恰弥补了这一缺陷。然而以MFC材料为基础的俘能器在地铁轨道振动能量俘获中的应用鲜有研究。首先建立地铁车辆-轨道耦合系统模型,得到钢轨在车辆荷载作用下的动力响应。紧接着基于混合规则和代表体积元建立型悬臂式MFC俘能器的力电耦合模型,并将钢轨的动力响应作为俘能器的输入荷载预测其电能输出,讨论了材料参数、几何参数及车辆荷载特性对输出电能的影响。并进一步通过试验研究,验证了所建立理论分析模型的正确性。最后基于LTC3588-1能量管理芯片进行了能量收集-存储模拟,验证了MFC俘能器用于无线传感器供能的可行性。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料(mfc) 地铁轨道振动 悬臂式俘能器 能量收集和存储

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基于均一化模型的MFC悬臂梁静态变形分析 被引量：1

16

作者 盛贤君 周少征 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第1期98-101,共4页

采用基于平面应力假设和二维周期性位移场假设的均一化模型分析了P1型粗压电纤维复合材料(MFC)致动器的宏观性质,研究了该模型对于MFC悬臂梁静态变形分析的适用性。ANSYS仿真结果表明,该模型适用于分析MFC悬臂梁静态变形,采用该均一化... 采用基于平面应力假设和二维周期性位移场假设的均一化模型分析了P1型粗压电纤维复合材料(MFC)致动器的宏观性质,研究了该模型对于MFC悬臂梁静态变形分析的适用性。ANSYS仿真结果表明,该模型适用于分析MFC悬臂梁静态变形,采用该均一化模型与不采用均一化模型相比,悬臂梁挠度的相对误差不超过5.77%,且该均一化模型中压电应力矩阵的e32分量对梁挠度的影响(e32效应)为次要因素。在采用该均一化模型的基础上进一步忽略其e32效应与原均一化模型相比,粱挠度的相对误差不超过1.36%。 展开更多

关键词 粗压电纤维复合材料(mfc) 均一化模型 宏观性质 压电悬臂梁 ANSYS分析

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基于压电作动器的颤振激励技术研究 被引量：1

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作者 俱利锋 刘立坤 屈霁云 《强度与环境》 2018年第6期27-33,共7页

为了解决轻型结构、复材结构和旋翼结构的颤振激励难题,文章首先对颤振激励技术的发展现状进行了简要介绍,进而对基于压电作动器的颤振激励技术的研究背景、工作原理、研究内容和发展趋势进行了详细分析和论证。通过一系列理论分析和地... 为了解决轻型结构、复材结构和旋翼结构的颤振激励难题,文章首先对颤振激励技术的发展现状进行了简要介绍,进而对基于压电作动器的颤振激励技术的研究背景、工作原理、研究内容和发展趋势进行了详细分析和论证。通过一系列理论分析和地面试验研究表明,基于压电作动器的颤振激励技术成功对小型结构机翼进行了有效激励。该技术不仅扩充了国内颤振试飞的激励手段,而且可推广应用于轻型结构、复材结构和旋翼结构颤振试飞的结构激励。 展开更多

关键词 颤振 试验 激励 复合压电纤维(mfc) 小型结构机翼(LSW)

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MFC致动器的动态迟滞模型辨识及补偿控制 被引量：4

18

作者 卢荣华 陈特欢 +1 位作者 娄军强 崔玉国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期301-308,共8页

压电宏纤维(marco fiber composite,MFC)具有柔性好、变形能力强的优点,但MFC致动器驱动的柔性臂的迟滞非线性严重影响系统定位精度。提出一种具有非对称性的改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,解决经典PI迟滞模型的缺陷(对称性);该... 压电宏纤维(marco fiber composite,MFC)具有柔性好、变形能力强的优点,但MFC致动器驱动的柔性臂的迟滞非线性严重影响系统定位精度。提出一种具有非对称性的改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,解决经典PI迟滞模型的缺陷(对称性);该模型基于经典PI迟滞模型,叠加一系列不同权重、不同阈值的双边死区算子获得,基于最小二乘法的迟滞模型辨识结果表明,改进PI迟滞模型对MFC致动器的迟滞建模误差从PI迟滞模型误差的16.06%降到5.58%。另外,建立系统的离散传递函数模型来描述系统的线性动态特性,并与改进PI迟滞模型串联得到组合模型,解决纯迟滞模型仅能描述低频、准静态情况下的迟滞特性问题。在前馈补偿下,对MFC致动的柔性臂进行正弦波轨迹跟踪试验,测得补偿后实测位移与期望跟踪位移基本吻合,跟踪精度达到93.62%以上。试验结果证明,所提出的改进PI迟滞模型、离散传递函数模型及补偿方法的有效性。 展开更多

关键词 压电宏纤维(mfc) 迟滞非线性 双极性非对称 改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型 离散传递函数模型 前馈补偿

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压电等应变梁能量回收装置研究 被引量：7

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作者 赵娟 刘伟群 +1 位作者 刘永斌 冯志华 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第3期406-409,共4页

针对应变分布对悬臂梁能量回收装置输出的影响,提出一种变厚度等应变结构,并用多层金属片构成的阶梯梁对该理想等应变结构进行近似。制作了4层阶梯梁能量回收装置,其中能量转换压电片采用压电纤维复合物(MFC)。通过测量梁的应变分布和... 针对应变分布对悬臂梁能量回收装置输出的影响,提出一种变厚度等应变结构,并用多层金属片构成的阶梯梁对该理想等应变结构进行近似。制作了4层阶梯梁能量回收装置,其中能量转换压电片采用压电纤维复合物(MFC)。通过测量梁的应变分布和压电片输出,证明压电片能量在阶梯梁结构下是等截面梁结构下的2.89倍。 展开更多

关键词 压电能量回收 等应变 纤维复合物(mfc) 阶梯梁

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压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿 被引量：1

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作者 王泽锴 娄军强 +3 位作者 陈特欢 邓益民 崔玉国 魏燕定 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期115-122,共8页

具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(... 具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(PI)静态迟滞和传递函数动态模型串联的复合式模型来描述MFC致动水下柔性结构谐振状态下的动态迟滞行为。首先基于所提出水下结构的准静态迟滞特性辨识得到改进PI迟滞模型参数,然后通过传递函数串联馈通环节的动态模型捕捉MFC致动柔性结构的水下谐振特性。实验结果表明所建立的复合式动态迟滞模型能够很好地描述MFC致动水下柔性结构在谐振状态下的动态迟滞行为,并且在固有频率附近一定带宽范围内仍具有较高准确性。基于复合式逆模型的前馈补偿下,水下柔性结构在谐振状态下跟踪正弦轨迹的实测位移与期望位移基本重合,补偿后二者线性度较高,显著提升了MFC致动柔性结构谐振状态下的动态定位和跟踪精度,证实了所提出动态迟滞模型和补偿方法的有效性。 展开更多

关键词 水下柔性结构 谐振 动态迟滞 宏压电纤维复合材料(mfc) 前馈补偿

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