直驅噴油器中壓電執(zhí)行器的遲滯非線性特征研究.pdf

1、基于壓電執(zhí)行器直接驅動的電控噴油器能有效地實現(xiàn)高壓燃油的精確噴射，對于大幅提高發(fā)動機的燃油效率、降低運轉噪聲、減少有害物排放具有重要的現(xiàn)實意義。與此同時，壓電陶瓷材料作為一種特殊的多晶鐵電材料，其本身獨有的遲滯非線性特征及依賴于負載加載頻率和偏置應力的動力學行為也給壓電執(zhí)行器的建模與控制帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文基于壓電直驅噴油這一工程應用背景，對壓電陶瓷內(nèi)部的電疇結構及極化翻轉過程進行了深入分析，并從電疇的極化翻轉角度給出了遲

2、滯非線性的形成機理。結合現(xiàn)有遲滯模型的優(yōu)缺點以及工程控制領域的實際需求，本文提出了一種基于朗道相變理論的動態(tài)微分方程模型，旨在為基于模型的控制算法設計提供理論支持。本文通過構建一個非凸本構關系，并通過非凸本構關系在系統(tǒng)動力學中引入分岔，成功實現(xiàn)了對遲滯非線性行為及其對偏置應力和加載頻率依賴性的模擬。主要內(nèi)容概括如下:
　　第一章，主要介紹了論文的研究背景與研究意義，詳細說明了當前壓電噴油器的優(yōu)勢以及技術瓶頸所在，分別介紹了當前國內(nèi)

3、外的主流壓電噴油器產(chǎn)品及研究成果。最后引出本文的研究目標，即建立一個用于描述壓電陶瓷遲滯非線性行為，且適用于工程控制的模型。
　　第二章，本章詳細介紹了壓電陶瓷材料的遲滯非線性特征及其形成機理。簡要闡明了壓電陶瓷材料中壓電效應、電致伸縮效應以及鐵電效應之間的區(qū)別與聯(lián)系。并從材料的微觀層面深入分析了自發(fā)極化、電疇結構及其重定向過程，從電疇的極化翻轉角度給出了遲滯非線性的成因及其特點。簡單介紹了當前應用與研究較多的各類遲滯非線性模型，

4、并對比分析了各個模型的優(yōu)缺點，為之后的研究分析及模型的建立打下理論基礎。
　　第三章，本章以朗道相變理論為基礎，建立起一個耦合的非線性常微分方程模型。通過非凸本構關系引入動力學分岔，實現(xiàn)對壓電單晶遲滯非線性行為的準確描述。在單晶模型基礎上，本文基于多晶材料的物理屬性，通過引入電疇分布的權重函數(shù)構建了多晶耦合模型。最后，本章系統(tǒng)地給出了單晶模型與多晶模型的參數(shù)辨識策略，即基于最小平方誤差的參數(shù)辨識過程。
　　第四章，本章在模型