機電慣容器的實驗研究與創(chuàng)新探索.pdf

1、慣容器是一種具有兩個獨立自由端點的機械裝置。在第二類機電比擬理論中，采用“force-current”、“velocity-voltage”相似的類比規(guī)則，慣容器可以完全相似于電容器，使得電路元件和機械元件能一一對應起來，從而可以將成熟的電路網(wǎng)絡綜合設計方法應用到機械網(wǎng)絡綜合設計當中。
　　目前工程中已應用的慣容器絕大多數(shù)是用飛輪來實現(xiàn)其慣質(zhì)，所以提高慣容器慣質(zhì)系數(shù)最直接的辦法就是增大飛輪的質(zhì)量，不利于慣容器在質(zhì)量敏感場合的工程實

2、踐。為了提高慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比，我們課題組提出了“電容-負阻”型機電慣容器，這是一種機電結合式的新型慣容器。本文針對“電容-負阻”型機電慣容器做進一步理論和實驗研究，并進行設計改進。論文的主要工作如下：
　　(1)理論分析了電樞電路阻抗對“電容-負阻”型機電慣容器的影響。在分析機械慣容器在提高慣質(zhì)比方面存在不足的基礎上，介紹機電慣容器的設計思路和工作原理，以及“電容-負阻”型機電慣容器的具體結構組成。在此基礎上，推導了簡諧激勵下“電

3、容-負阻”型機電慣容器的“力-速度”輸出特性，得出了在頻率較低工況下可忽略電感對其輸出特性影響的結論；理論分析了電樞電路阻抗在“電容-負阻”型機電慣容器中的物理作用，給出了提高“電容-負阻”型機電慣容器慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比的辦法。
　　(2)基于實驗平臺對“電容-負阻”型機電慣容器樣機進行了實驗研究。介紹了“電容-負阻”型機電慣容器樣機以及慣容器實驗平臺，提出了必須考慮樣機的機械摩擦因素的實驗數(shù)據(jù)分析思路，建立了相應的摩擦力模型，并通

4、過參數(shù)辨識得到了考慮摩擦的機電慣容器外特性參數(shù)。通過設計合理的實驗，驗證了電樞電路中的電容、負阻抗對機電慣容器中的物理作用，并基于實驗數(shù)據(jù)分析得到了增大慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比的實驗結果。
　　(3)提出了一種主動控制型機電慣容器的設計思路。在前文分析“電容-負阻”型機電慣容器電樞電路阻抗對進一步提高慣容器性能的制約因素基礎上，提出了主動控制型機電慣容器的設計思路。建立了基于 PID控制的主動控制型機電慣容器理論模型，并仿真驗證。結果表明