機(jī)電慣容器的實(shí)驗(yàn)研究與創(chuàng)新探索.pdf

1、慣容器是一種具有兩個(gè)獨(dú)立自由端點(diǎn)的機(jī)械裝置。在第二類機(jī)電比擬理論中，采用“force-current”、“velocity-voltage”相似的類比規(guī)則，慣容器可以完全相似于電容器，使得電路元件和機(jī)械元件能一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而可以將成熟的電路網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到機(jī)械網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計(jì)當(dāng)中。
　　目前工程中已應(yīng)用的慣容器絕大多數(shù)是用飛輪來(lái)實(shí)現(xiàn)其慣質(zhì)，所以提高慣容器慣質(zhì)系數(shù)最直接的辦法就是增大飛輪的質(zhì)量，不利于慣容器在質(zhì)量敏感場(chǎng)合的工程實(shí)

2、踐。為了提高慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比，我們課題組提出了“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器，這是一種機(jī)電結(jié)合式的新型慣容器。本文針對(duì)“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器做進(jìn)一步理論和實(shí)驗(yàn)研究，并進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。論文的主要工作如下：
　　(1)理論分析了電樞電路阻抗對(duì)“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器的影響。在分析機(jī)械慣容器在提高慣質(zhì)比方面存在不足的基礎(chǔ)上，介紹機(jī)電慣容器的設(shè)計(jì)思路和工作原理，以及“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器的具體結(jié)構(gòu)組成。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了簡(jiǎn)諧激勵(lì)下“電

3、容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器的“力-速度”輸出特性，得出了在頻率較低工況下可忽略電感對(duì)其輸出特性影響的結(jié)論；理論分析了電樞電路阻抗在“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器中的物理作用，給出了提高“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比的辦法。
　　(2)基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。介紹了“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器樣機(jī)以及慣容器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出了必須考慮樣機(jī)的機(jī)械摩擦因素的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析思路，建立了相應(yīng)的摩擦力模型，并通

4、過(guò)參數(shù)辨識(shí)得到了考慮摩擦的機(jī)電慣容器外特性參數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了電樞電路中的電容、負(fù)阻抗對(duì)機(jī)電慣容器中的物理作用，并基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到了增大慣質(zhì)系數(shù)和慣質(zhì)比的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　(3)提出了一種主動(dòng)控制型機(jī)電慣容器的設(shè)計(jì)思路。在前文分析“電容-負(fù)阻”型機(jī)電慣容器電樞電路阻抗對(duì)進(jìn)一步提高慣容器性能的制約因素基礎(chǔ)上，提出了主動(dòng)控制型機(jī)電慣容器的設(shè)計(jì)思路。建立了基于 PID控制的主動(dòng)控制型機(jī)電慣容器理論模型，并仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明