项目名称: 谐波振动主动控制中压电作动器迟滞非线性研究

项目编号: No.51505214

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 宋来收

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 压电作动器体积小、质量轻、机电转换效率高,越来越多的应用于航空航天结构振动主动控制,但压电材料固有的迟滞非线性使得作用于弹性结构的主动控制力产生相位延迟和波形畸变,降低控制效果,目前研究较多的自由机械边界条件、常电场或常应力等单一状态下压电作动器驱动特性并不能有效反映周期性电场-机械载荷共同作下的压电作动器迟滞非线性特征。本课题旨在对谐波振动主动控制中压电作动器迟滞非线性及补偿方法开展深入研究,揭示压电作动器在谐波电场-机械载荷共同作用下的迟滞非线性特征,建立压电作动器在复杂动态驱动环境中控制电压与控制力关系模型,针对谐波振动控制中控制通道建模特征,建立谐波振动主动控制中压电作动器非线性有效建模及补偿方法,实现谐波振动主动控制中压电作动器迟滞非线性的自适应补偿,从而为提高航空航天结构振动主动控制中压电作动器的利用效率和振动抑制水平提供科学的理论和方法。

中文关键词: 振动主动控制;压电作动器;迟滞非线性;实验研究

英文摘要: Due to its advantages such as small volume, light weight, high electromechanical efficiency, piezoelectric stack actuator has become an attractive actuator in active vibration control of aerospace structures. However, the inherent hysteresis nonlinearity of piezoelectric material may induce the phase delay and waveform distortion of the active control force in elastic structures, reducing the vibration control effect. The currently investigated properties of piezoelectric actuators under the single condition such as the free mechanical boundary, constant electric fields or constant stress cannot effectively reflect the hysteretic nonlinear characteristics of piezoelectric actuators under the coupled periodic electrical and mechanical loadings. In this project, the piezoelectric actuator hysteresis nonlinearity and compensation strategies in the harmonic vibration control of elastic structures are to be investigated, to reveal the characteristics of piezoelectric actuator hysteresis nonlinearity under the combined harmonic electric fields and mechanical loads and establish the relationships between control voltages and actuation forces of the piezoelectric actuator in a complex dynamic driven environment. Based on the characteristics of modeling method for the control paths in the harmonic vibration control, the effective modeling and compensation methods of nonlinearity are to be investigated for the harmonic vibration control, to provide scientific theories and methodologies for improvements of the utilization efficiency of piezoelectric actuators and the performance of the active vibration control of aerospace structures.

英文关键词: active vibration control;piezoelectric actuator;hysteresis nonlinearity;experimental study

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