壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器及其在柔性桿扭轉(zhuǎn)振動控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、針對柔性桿的扭轉(zhuǎn)振動主動控制問題，結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目的研究任務(wù)，本文對柔性桿的扭轉(zhuǎn)振動主動控制技術(shù)進行了系統(tǒng)、深入的理論和試驗研究，設(shè)計了一種基于壓電材料的扭轉(zhuǎn)振動驅(qū)動器，采用粒子群算法對驅(qū)動器、傳感器的布局位置進行了優(yōu)化配置，并組建了柔性桿系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動控制試驗平臺，通過理論分析、數(shù)值仿真與實驗研究，獲得了較好的振動抑振效果。 第一章綜述了扭轉(zhuǎn)振動控制的研究意義與背景，闡述了扭轉(zhuǎn)振動主動控制所采用的扭轉(zhuǎn)傳感器、扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器、

2、振動控制中的常用控制算法以及國內(nèi)外扭轉(zhuǎn)振動控制的研究現(xiàn)狀，最后論述了本論文的主要研究內(nèi)容。 第二章概述了壓電材料的壓電效應(yīng)和壓電方程，設(shè)計了一種基于d15壓電效應(yīng)的采用軸向極化方式的壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器，并推導(dǎo)了此驅(qū)動器的輸出扭矩，接著闡述了此驅(qū)動器的制作加工工藝，最后論述了電阻應(yīng)變傳感器測量扭轉(zhuǎn)振動的基本原理。 第三章提出了一種由柔性桿、壓電扭轉(zhuǎn)驅(qū)動器和電阻應(yīng)變傳感器組成的柔性桿系統(tǒng)，針對此柔性桿系統(tǒng)中壓電驅(qū)動器、傳感器的位

3、置優(yōu)化配置問題推導(dǎo)了系統(tǒng)的動力學(xué)方程，得出了系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式。選取最大耗能準則為優(yōu)化準則，運用粒子群算法對壓電驅(qū)動器、傳感器的布局位置進行了優(yōu)化。 第四章簡述了PID控制算法在主動控制的應(yīng)用，考察了扭轉(zhuǎn)振動驅(qū)動器的控制效果，并對驅(qū)動器分別配置在根部、中部和末端三種狀況進行了仿真分析，驗證了相關(guān)位置優(yōu)化理論的正確性。 第五章構(gòu)建了基于工業(yè)PC機為核心的柔性桿系統(tǒng)的振動主動控制試驗系統(tǒng)，對試驗系統(tǒng)的硬件、軟件進行了闡述，采