基于柔性鉸鏈的壓電作動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大型空間結(jié)構(gòu)展開鎖定后尺度大、頻率低，由于沒(méi)有大氣阻尼，一旦發(fā)生振動(dòng)很難短時(shí)間內(nèi)衰減，需要對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)控制。壓電作動(dòng)器體積小、輸出力大，在空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方面受到廣泛關(guān)注。本文采用理論分析、有限元仿真、實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究適用于空間索網(wǎng)式結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的新型壓電作動(dòng)器。論文主要工作如下。
　　首先，根據(jù)第一類壓電方程研究了壓電陶瓷塊和壓電疊堆的位移特性，建立了壓電疊堆的電學(xué)等效模型；分析了幾種柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，給出了相應(yīng)

2、的位移輸出放大系數(shù)，推導(dǎo)了柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角柔度的表達(dá)式。接著，設(shè)計(jì)了一種對(duì)稱二級(jí)杠桿式柔性鉸鏈微位移放大機(jī)構(gòu)，建立了結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型，利用遺傳算法結(jié)合MATLAB-ANSYS聯(lián)合仿真，考慮尺寸約束和應(yīng)力約束條件，以位移放大系數(shù)作為適應(yīng)度值對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。隨后，在簡(jiǎn)要分析Preisach遲滯模型的基礎(chǔ)上，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)Preisach模型進(jìn)行描述，提出了兩種改進(jìn)的后處理方法：擇優(yōu)選擇法和加權(quán)平均法，并通過(guò)數(shù)值算例驗(yàn)證了這兩種方

3、法的有效性；在此基礎(chǔ)上通過(guò)合理假設(shè)引出壓電作動(dòng)器的線性動(dòng)態(tài)模型。然后，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)壓電作動(dòng)器輸入-輸出動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了該壓電作動(dòng)器壓電疊堆的遲滯主環(huán)。最后，通過(guò)彈性梁振動(dòng)控制，考核了該壓電作動(dòng)器的振動(dòng)控制效果，表明設(shè)計(jì)的壓電作動(dòng)器具有較好的動(dòng)態(tài)輸出性能。
　　本文研究了基于壓電疊堆的一種壓電作動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化問(wèn)題，獲得了壓電作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該放大機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)輸出效果，為空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制提