壓電堆—橡膠組合隔振器及其在主動隔振中的應(yīng)用研究.pdf

1、精密敏感儀器設(shè)備是航天器正常工作的重要保證，它們在發(fā)射和在軌運行過程中要經(jīng)歷復(fù)雜、惡劣的振動環(huán)境。為了改善其力學(xué)環(huán)境，提高工作的精度和可靠性，必須對其進行振動控制。單純采用被動隔振方法已經(jīng)不能滿足實際需要，為此，針對敏感儀器精密隔振的要求，提出了一種主被動一體的組合隔振方案。其中，組合隔振器主動元件采用了壓電堆作動器，被動隔振部分采用了一種襯套式的橡膠隔振器。仿真研究結(jié)果表明所設(shè)計的組合隔振系統(tǒng)在各個頻段對不同的激勵信號輸入都有較好的隔

2、振效果。
　　從壓電材料的一維壓電方程出發(fā)，推導(dǎo)出了壓電陶瓷片以及壓電堆的作動方程。在此基礎(chǔ)上完成了組合隔振器中壓電堆作動器部分的設(shè)計。同時，結(jié)合敏感儀器隔振要求，完成了組合隔振器中橡膠隔振器部分的設(shè)計與參數(shù)計算。
　　對影響壓電堆作動器動態(tài)特性的因素進行了深入分析，建立了壓電堆作動器的等效動力學(xué)模型。同時，為了更好地描述橡膠隔振器的動態(tài)剛度和阻尼特性，在其結(jié)構(gòu)阻尼模型和等效粘性阻尼模型基礎(chǔ)上，建立了其復(fù)剛度模型。最終獲得了

3、組合隔振器的動力學(xué)模型，為后續(xù)的實驗研究和控制系統(tǒng)設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　為了研究組合隔振器中壓電堆作動器部分和橡膠隔振器部分的動態(tài)特性，設(shè)計完成了壓電堆作動器的靜、動態(tài)輸出特性試驗，橡膠隔振器的動態(tài)特性試驗和傳遞特性實驗。實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的組合隔振器具有穩(wěn)定的動態(tài)特性，適于作為一體化振動控制的隔振元件。
　　在建立的組合隔振器動力學(xué)模型以及實驗研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種帶有激勵位移前饋和響應(yīng)速度反饋的復(fù)合PID振動