慣性壓電激振系統(tǒng)的研究.pdf

1、激振器與振動控制系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性試驗研究中的關(guān)鍵設(shè)備之一,研究提高其性能具有重要的實際應(yīng)用價值。為適應(yīng)結(jié)構(gòu)振動試驗中的高頻振動激勵,以及模擬結(jié)構(gòu)實際受力情況和避免過試驗需要,本文遵循理論分析為基礎(chǔ),動態(tài)設(shè)計理論為指導(dǎo),結(jié)合模型仿真技術(shù),試驗測試為驗證手段的研究思路和設(shè)計方法,對以慣性壓電激振器、容性負(fù)載功率放大器、數(shù)字正弦掃頻振動控制系統(tǒng)為核心的激振系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計研究,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)動態(tài)設(shè)計方法,結(jié)合壓電本構(gòu)方程和結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論,建立了激振器機電耦合結(jié)構(gòu)的兩自由度動力學(xué)模型,利用MATLAB/SIMULINK、ANSYS軟件工具對集中參數(shù)動力學(xué)模型和離散化有限元模型進(jìn)行了仿真分析和對比驗證。考察了激振器中各主要組成部分參數(shù)對激振能力的影響規(guī)律,最終確定了寬頻激振器的合理參數(shù),同時設(shè)計理論也為同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了理論依據(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式

3、功率放大電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)方法。針對壓電陶瓷容性負(fù)載特點,設(shè)計了兩級式主放大電路結(jié)構(gòu),通過Multisim軟件進(jìn)行了仿真分析。研究了自激振蕩的產(chǎn)生機理和消除方法,分析并設(shè)計了限流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、直流電源等輔助電路,設(shè)計完成了寬頻帶、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。通過虛擬儀器開發(fā)平臺,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),對程序的工作原理和流程進(jìn)行了分析,對人機交互界面進(jìn)行了研究,結(jié)合控制算法,完成了數(shù)字振動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計。
　　設(shè)計了測試裝置,對設(shè)計的激振器、功率放大器實物以及振動控制系統(tǒng)程序的功能進(jìn)行了測試,實驗結(jié)果與預(yù)期效果相符合,成功實現(xiàn)了高頻范圍的激振與控制。證實了激振系統(tǒng)用于實際工作的可行性,以及動態(tài)設(shè)計理論的正確性。研究內(nèi)容和成果對提高振動試驗水平和能