基于柔性鉸鏈的壓電作動器優(yōu)化設(shè)計及實驗研究.pdf

1、大型空間結(jié)構(gòu)展開鎖定后尺度大、頻率低，由于沒有大氣阻尼，一旦發(fā)生振動很難短時間內(nèi)衰減，需要對其進(jìn)行振動控制。壓電作動器體積小、輸出力大，在空間結(jié)構(gòu)振動控制方面受到廣泛關(guān)注。本文采用理論分析、有限元仿真、實驗研究相結(jié)合的方法，研究適用于空間索網(wǎng)式結(jié)構(gòu)振動控制的新型壓電作動器。論文主要工作如下。
　　首先，根據(jù)第一類壓電方程研究了壓電陶瓷塊和壓電疊堆的位移特性，建立了壓電疊堆的電學(xué)等效模型；分析了幾種柔性鉸鏈機構(gòu)的傳動原理，給出了相應(yīng)

2、的位移輸出放大系數(shù)，推導(dǎo)了柔性鉸鏈轉(zhuǎn)角柔度的表達(dá)式。接著，設(shè)計了一種對稱二級杠桿式柔性鉸鏈微位移放大機構(gòu)，建立了結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型，利用遺傳算法結(jié)合MATLAB-ANSYS聯(lián)合仿真，考慮尺寸約束和應(yīng)力約束條件，以位移放大系數(shù)作為適應(yīng)度值對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。隨后，在簡要分析Preisach遲滯模型的基礎(chǔ)上，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對Preisach模型進(jìn)行描述，提出了兩種改進(jìn)的后處理方法：擇優(yōu)選擇法和加權(quán)平均法，并通過數(shù)值算例驗證了這兩種方

3、法的有效性；在此基礎(chǔ)上通過合理假設(shè)引出壓電作動器的線性動態(tài)模型。然后，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對壓電作動器輸入-輸出動態(tài)特性進(jìn)行了實驗研究，得到了該壓電作動器壓電疊堆的遲滯主環(huán)。最后，通過彈性梁振動控制，考核了該壓電作動器的振動控制效果，表明設(shè)計的壓電作動器具有較好的動態(tài)輸出性能。
　　本文研究了基于壓電疊堆的一種壓電作動放大機構(gòu)的設(shè)計及其優(yōu)化問題，獲得了壓電作動器的動態(tài)特性，通過實驗驗證了該放大機構(gòu)的動態(tài)輸出效果，為空間索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的振動控制提