壓電自感知執(zhí)行器時(shí)分復(fù)用解耦法研究.pdf

1、在機(jī)電系統(tǒng)的測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)施測(cè)量與控制通常同時(shí)需要執(zhí)行器和傳感器。自感知執(zhí)行器是傳感器和執(zhí)行器的功能集成，可同時(shí)用作傳感器和執(zhí)行器，能夠真正實(shí)現(xiàn)同位控制，減小系統(tǒng)體積和重量。壓電自感知執(zhí)行器是自感知執(zhí)行器研究領(lǐng)域最為關(guān)注的一種，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)壓電自感知執(zhí)行器的研究主要側(cè)重于對(duì)其解耦方法的研究，常用的解耦方法主要是電橋電路解耦法和空分復(fù)用解耦法。本文提出了時(shí)分復(fù)用解耦法，以粘貼壓電片的懸臂梁為研究對(duì)象，從理論和應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。

2、 根據(jù)電流源型雙向換能器理論推導(dǎo)了壓電陶瓷元件的三種等效電路，其中受控電荷源等效電路是分析時(shí)分復(fù)用解耦法的主要工具；結(jié)合雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸矩陣方程闡述了時(shí)分復(fù)用解耦法的實(shí)現(xiàn)原理，并推導(dǎo)了傳感器和執(zhí)行器方程；提出了時(shí)分復(fù)用解耦法的物理實(shí)現(xiàn)方案，討論了開關(guān)器件的選擇、開關(guān)電路和開關(guān)時(shí)序脈沖的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問題。 采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法，從定性分析和定量分析兩個(gè)方面對(duì)時(shí)分復(fù)用壓電自感知執(zhí)行器的傳感與執(zhí)行效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：時(shí)分復(fù)用壓電

3、自感知執(zhí)行器可用作獨(dú)立的傳感器和獨(dú)立的執(zhí)行器，是以犧牲一部分執(zhí)行能力為代價(jià)換取了自感知功能；其傳感和執(zhí)行效果與傳感時(shí)隙和執(zhí)行時(shí)隙的分配密切相關(guān)，總結(jié)了時(shí)隙分配的四條準(zhǔn)則。 為了驗(yàn)證時(shí)分復(fù)用解耦法的實(shí)際可行性，將時(shí)分復(fù)用壓電自感知執(zhí)行器用于懸臂梁的振動(dòng)主動(dòng)控制。基于虛擬儀器LabVIEW軟件平臺(tái)，采用正位置反饋控制算法和獨(dú)立模態(tài)空間控制算法分別對(duì)懸臂梁的持續(xù)擾動(dòng)和瞬時(shí)擾動(dòng)進(jìn)行控制，結(jié)果都使梁的振動(dòng)得到了有效的抑制，表明時(shí)分復(fù)用方式