压电固体作动筒及其在结构中的应用

建立了大位移压电固体作动筒（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｔｒａｉｎ ａｃｔｕａｔｏｒ， ＰＺＴ ＩＳＡ）的动力学模型。探讨了压电固体作动筒在结构应用中的力学驱动模型，研究了压电作动筒和结构之间的驱动传递关系，以及在结构应用中获得最大输出位移和最大作用力的匹配关系；研究了利用压电作动筒驱动直升机伺服襟翼的一种初步构想以及机械放大机构，用于替代现有的液压装置，对旋翼进行主动减震降噪。同时在不同的频率及负载下，对压电作动筒的驱动性能进行了实验，并作了讨论。结论表明：利用压电作动筒作为直升机伺服襟翼控制的驱动器件，可以实现对伺服襟翼的主动变形及振动控制。     

压电结构的控制-结构一体化设计

对于离散分布、同位配置压电片驱动器和传感器的压电耦合板，首先构造了四节点 Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ矩形板弯单元，从而建立了有限元模型。在此基础上，给出了主动阻尼振动控制模型。将系统的存留能量指标归结为一个 Ｌｙａｐｕｎｏｖ 方程的解。以系统的存留能量指标为适应度函数，以作动器和传感器的位置及控制增益为优化参数，利用基于共享函数机制小生境技术的遗传算法进行结构、控制设计。最后，对一悬臂压电耦合板进行了实例分析。结果表明，该方法是解决控制结构一体化设计的一种有效途径，可以得到多个最优解或次优解。     

在主减速器斜撑杆上安装压电叠层作动器的直升机主动隔振

采用安装在主减斜撑杆上的压电叠层作动器建立了直升机主动隔振系统。基于压电材料本构关系推导了压电叠层作动器的驱动方程,建立了压电叠层作动器驱动的主减主动隔振系统动力学模型。采用了自适应滤波控制方法,通过最小均方算法实现了自适应控制。直升机主动隔振仿真实验表明了该系统具有高效的隔振效果。     

白光干涉检测仪微位移系统的精确控制方案

针对小电容压电陶瓷特有的迟滞曲线,建立实验系统采集压电陶瓷微位移器的位移-电压数据,然后用最小二乘法建立数学模型;通过计算机程序控制压电陶瓷驱动电压,实现了白光干涉检测仪微位移系统的开环控制,总位移20μm,精度可达0.03μm,并且给出了控制程序的流程图.     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅱ)--组合控制

本文是系列讲座的第二篇，涉及组合振动控制的基本问题，重点介绍近几年的研究结果。包括：各种阻尼材料及其性能，筒型粘弹性阻尼器特性及设计方法，自由和约束阻尼层结构以及粘一弹性复合结构的分析，直线式压电作动器PZT-AM和TOKIN的特性、试验及设计；在此基础上，以空间桁架为例，讨论了组合振动控制实现问题，涉及动力学特性分析和试验，用评价函数描述被动振动控制参数对主动振动控制的影响，作动器和阻尼器的优化配置等。从工程应用角度，本文指出应当建立相应的数据库，用来指导结构设计。     

智能结构及其在空间飞行器中的应用

介绍了作为近年来国际上研究热点之一的智能结构的概念、原理、分析方法、及主要应用情况。从技术应用的角度，提出当前国内在空间飞行器结构设计应用中应该重点发展的几项关键技术，最后给出了一个具体的实例，一种集成有位移传感器和力致动器的低电压压电主动(智能)单元结构，用这种主动结构来实现空间精密分段反射镜的低量级振动及形状控制。     

智能抛物面天线分层序列最优控制

为了保证大型天线结构的精度,可采用智能结构控制天线形变规律。这样可以大大降低结构的重量并使结构具有更高的形状精度。为使智能天线结构处于最佳工作状态,针对智能抛物面天线结构,建立了以反射面的半光程差的平方和为首要目标,以作动器能耗最小为次要目标的分层优化模型,优化模型同时考虑结构强度约束和作动器性态约束。模型转化为两个序列二次规划问题进行求解,实现了对智能抛物面天线的准静态形状最优控制。对某6米天线结构进行了最优调控和讨论。按该模型进行调控,可以使天线在任意方向的任意载荷下实现保型调控,并使调控能耗最小。表明可以用较少的作动器实现大型天线结构的高精度控制。     

基于PT和MFC的飞机垂直尾翼振动主动控制

首先基于压电陶瓷变压器PT(Piezoelectric transformer)设计了一种用于驱动压电材料作动器的功率放大器,该放大器具有效率高、体积小、重量轻等优点.与DSP控制系统相结合,实现了振动主动控制系统的小型化和集成化.然后以飞机垂直尾翼模型为控制对象,选用了压电纤维复合材料(Micro fiber composites,MFC)和(Piezoelectric transducer,PZT)作为驱动器,实现了对模型两阶主要振动模态的主动控制.实验验证所设计的开关功率放大器的可行性,最后对MFC和PZT的驱动性能进行了对比.     

电磁式作动器与受控结构的耦合特性研究

本文分析了电磁式作动器与受控结构的耦合特性。以某典型电磁式作动器为例,建立了它与恒流输出功率放大器、恒压输出功率放大器配套使用时的数学模型,以及它与受控结构的耦合模型,研究了受控结构耦合作用下电磁式作动器的频率特性,计算结果与试验结果一致。另外,本文还推荐将恒流输出功率放大器与电磁式作动器配合使用。     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE PIEZOCERAMIC ACTUATING LAMINATE

压电陶瓷元件是目前在智能材料结构中广泛使用的一种驱动元件。建立驱动应力与控制信号之间的关系即传递驱动方程，对于分析压电陶瓷元件的驱动特性非常必要。本文以剪滞变形理论为基础，分析了压电陶瓷元件在驱动结构时的应力传递过程，建立了传递驱动模型；并以ＰＺＴ５型压电陶瓷元件驱动玻纤／环氧层合板为例对所建模型进行了实验验证。结果表明，建立的驱动模型与实际情况比较吻合。最后，根据实验结果和所建模型对影响压电陶瓷元件驱动层合板性能的一些主要参数作了分析。     

Turned off Characteristics of Linear Ultrasonic Motor

The high controllability and high resolution control of linear ultrasonic motors depend on effective control of driving signals.For a good control characteristic,step control which the driver output turned off and on was used.Therefore,a novel dual PWM topology structure ultrasonic motor driver was designed and analyzed.According to the characteristics of the circuits,two kinds of hardware turned off methods named methods A and B were discussed.The differences of the voltage applied on motor by different methods were figured out.Finally,a series of experiments were carried out in the clean room to study the influence of step characteristic by different turn off methods.The experimental results show that the steplength was 230 nm by method A and 125 nm by method B,while cycles of driving signals were 6.The method B has a smaller steplength when cycles are 6.The average steplength varies in non-linear while driving cycles changing.The steplength varies approximately in linear while voltage amplitude changing.Therefore,method B is better to implement step control,because it gets a better control in positioning system.     

四桥臂三相逆变器的PWM控制

四桥臂三相逆变器的结构，其三相负载可以是平衡的或不平衡的，线性的或非线性的，由于第四桥臂的加入，控制变得非常复杂。本文分析了三相逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。讨论了中点电压这个关键量。分析了该技术电压利用率不高的缺点，提出谐波注入法解决了该缺点，谐波注入法可以输出幅值更高的基波，同时谐波不会影响输出电流，文中提出了一种新的PWM控制方案，该方案电压利用率高，并能带任意负载载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。     

基于HCNR201的信号测量电路的研究

现代测控系统常用弱电信号控制强电,电气隔离至关重要。针对目前电气隔离器件状况,提出基于高精度线性光耦HCNR201的电压、电流测量电路。实验结果表明:电路稳定性好、线性度高。     

具有多点反馈的可控约束层阻尼

讨论了具有可控约束阻尼结构的多点杂交阻尼控制问题，建立了弹性，粘弹性和多个压电片组成的多层复合梁的偏微分方程线，通过模态转换和应用粘弹性材料的振子模型对模型进行减缩。以实际中可测量量作为反馈量进行次优控制，数值模拟说明，提出了控制方式抑制振动效果好，控制电压低，易于实现。     

基于零点采样的电力系统频率算法分析与仿真

针对基于特征点采样的频率算法的问题,采用线性插值的方法对已有的经典过零点测量法进行了改进,而实际情况中电压信号里掺杂着的些许高次谐波和噪声干扰在建模时也加以了考虑,最后利用MATLAB对上述算法在频率相对固定的条件下进行了仿真,证明了算法的有效性。     

一类变系数时滞线性系统的脉冲控制

在线性系境的脉冲控制研究中,传统的脉冲控制方法存在以下同题,(1)存在脉冲控制的向量单侧连续和满足原系统方程的矛盾;(2)脉冲同步控制系统的模型缺陷使得脉冲作用点实际上是系统的可去间断点。针对以上问题研究了一类脉冲控制方法,给出了此类脉冲拉制函数的具体表达式．解决了脉冲作用后的状态向量的单侧连续。突破传统方法处理此类问题时单侧连续的假设模式,并给出了相应的实例分析,得出了此类线性时变系统可脉冲控制的结论。     

基于delphi的面向对象方法在饲料生产工艺系统中的运用

文章以一个饲料生产工艺系统为例，着力阐述了面向对象的程序设计思想。介绍了如何运用面向对象的方法建立饲料生产工艺流程控制的面向对象的模型，并给出了了一对象类的Pascal描述。     

Rotation Control of a 3-DOF Parallel Mechanism Driven by Pneumatic Muscle Actuators

The pneumatic muscle actuator(PMA) has many advantages,such as good flexibility,high power/weight ratio,but its nonlinearity makes it difficult to build a static mathematical model with high precision. A new method is proposed to establish the model of PMA. The concept of hybrid elastic modulus which is related to the static characteristic of PMA is put forward,and the energy conservation law is used to achieve the expression of the hybrid elastic modulus,which can be fitted out based on experimental data,and the model of PMA can be derived from this expression. At the same time,a 3-DOF parallel mechanism(a new bionic shoulder joint)driven by five PMAs is designed. This bionic shoulder joint adopts the structure of two antagonistic PMAs actualizing a rotation control and three PMAs controlling another two rotations to get better rotation characteristics. The kinematic and dynamic characteristics of the mechanism are analyzed and a new static model of PMA is used to control it.Experimental results demonstrate the effectiveness of this new static model.     

Power Supply of Macro-Micro Driven Linear Piezoelectric Motor

To investigate a novel macro and micro driven linear piezoelectric motor composed of an ultrasonic motor with macro movement and a piezoelectric actuator with micro movement,a digital signal processing(DSP)based macro and micro power supply is designed,which fits the new linear piezoelectric motor.The power supply comprises a control circuit,a voltage conversion circuit,an amplifier circuit,a half-bridge module,an optical isolatorsdrive circuit,etc,where the DSP of TMS320F28335 is used as the controller.When the linear piezoelectric motor working in a macro driven state,the power supply outputs alternating currents with high frequency and high voltage,which drives the linear piezoelectric motor dynamically at an ultrasonic frequency;while working in the micro driven state,the power supply outputs direct currents with high voltage,which drives the linear piezoelectric motor in micro driven statically.Here a prototype of the macro-micro power supply is designed.After a series of experiments on the power supply with and without loads,the results show that the power supply can drive and control the macro micro driven linear piezoelectric motor,and realizes quick and seamless switch between macro and micro drive.In addition,the power supply can drive and control the ultrasonic motor or piezoelectric ceramic micro actuator individually.The power supply achieves the multiple parameters of output signals adjustable simultaneously and exhibits good control characteristics.