壓電自感知執(zhí)行器時分復用解耦法研究.pdf

1、在機電系統(tǒng)的測控技術領域，實施測量與控制通常同時需要執(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，可同時用作傳感器和執(zhí)行器，能夠真正實現(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)行器研究領域最為關注的一種，目前國內外對壓電自感知執(zhí)行器的研究主要側重于對其解耦方法的研究，常用的解耦方法主要是電橋電路解耦法和空分復用解耦法。本文提出了時分復用解耦法，以粘貼壓電片的懸臂梁為研究對象，從理論和應用兩個方面進行了研究。

2、 根據電流源型雙向換能器理論推導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分復用解耦法的主要工具；結合雙口網絡的傳輸矩陣方程闡述了時分復用解耦法的實現(xiàn)原理，并推導了傳感器和執(zhí)行器方程；提出了時分復用解耦法的物理實現(xiàn)方案，討論了開關器件的選擇、開關電路和開關時序脈沖的設計等關鍵問題。 采用實驗對比方法，從定性分析和定量分析兩個方面對時分復用壓電自感知執(zhí)行器的傳感與執(zhí)行效果進行了實驗驗證，結果表明：時分復用壓電

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