基于MEMS技术的微型阀研究

根据微机电系统(MEMS)技术和微型阀技术的研究现状与发展趋势,在微型阀致动机理分析和性能对比的基础上,通过对微型阀结构的理论计算和数值模拟,论证了静电致动和压电致动两种微型阀方案,确定了微推进系统用微型阀的主要技术参数和性能指标;通过结构设计和MEMS工艺攻关,完成了基于MEMS技术的压电致动微型阀原理样件制造,并进行了初步的原理试验验证和性能检测。结果表明,基于MEMS技术的压电致动微型阀原理可行,方案合理;通过进一步的结构优化,解决多层键合和系统封装工艺,可以获得高性能的微型阀,为小型、轻质和集成化微推进系统研制奠定基础。     

航天微型扭杆刚度自动测量装置的研制

研制开发一套航天微型扭杆刚度高测量自动测量装置。它具有独特的定心夹紧装置 ,同时采用压电晶体柔性铰链机构驱动实现了对扭杆的平衡对称扭矩加载 ,并且采用精密扭矩和角度测量装置 。     

压电层合板壳的数值分析与控制仿真

从虚功方程出发,推导出具有压电传感器和驱动器的层合板壳的机电耦合动力方程,建立了新的压电固体单元以模拟压电层合结构的力学特性和振动控制。通过引入EAS模式,代替通常采用的增加非协调函数的办法克服模拟薄板时所遇到的过高剪切应变能的缺陷,从而明显减少了内部变量的个数,提高了计算效率;进而在厚度方向上增加一个线性分布的横向应变,克服了用于壳体结构的分析时所遇到的厚度自锁问题;提出了一个新的电势插值函数,大大减少了电自由度的个数,显著降低了数据读取、存储和凝聚电自由度的计算花费。数值算例表明,推导的单元适用于薄壳结构的数值分析,并具有很好的对歪斜网格的适应性。     

压电柔性结构振动的鲁棒控制

针对具有多面体型参数不确定性和外界扰动的柔性悬臂梁系统,研究其振动的鲁棒控制问题.基于压电柔性悬臂梁系统的状态方程,利用一种扩展LMI(Linear Matrix Inequality),对柔性悬臂梁的振动提出了改进的 H₂/H_∞ 综合状态反馈鲁棒控制方法.此方法针对多面体型参数不确定性系统引入不同的Lyapunov函数,降低了原来 H₂/H_∞ 综合鲁棒控制方法中由于使用一个公共Lyapunov函数而产生的保守性.通过Matlab分别采用改进和未改进的 H₂/H_∞ 鲁棒控制方法对柔性悬臂梁系统的振动控制进行了数值仿真.仿真结果表明,2种方法都使柔性悬臂梁的振动得到了良好控制,而改进方法的控制效果更好.     

一种自校准压电加速度计

介绍了一种自校准压电加速度计，即在其内部设计二组元件，一组为驱动元件、一组为敏感元件。驱动元件在外加电压作用下对敏感元件产生激励信号，压电加速度计因此输出电信号，我们将此参数叫自校准系数。在实际校准时，检测自校准系数是否改变来判断该加速度计性能是否改变，分析了影响自校准系数的因素，提出了改善自校准系数的几项措施，探讨了自校准功能的增加对压电加速度计测振参数的影响。     

压电智能结构的实验研究

在复合材料表层铺设压电元件，利用压电元件能够实现力学量和电学量之间相互转化的独特性能，可将其用作传感器和驱动器，赋予材料和结构传感及动作的能力。本研究的压电材料采用锆钛酸铅压电陶瓷，基体材料采用玻璃纤维－环氧树脂复合材料，与外部信号采集和控制系统结合，构成了智能结构实验系统。本文对这一系统的损伤诊断和损伤主动控制功能进行了实验研究。该结构一方面可对冲击、过载等可能造成损伤的原因进行监测，并诊断裂缝、连接松动等损伤的产生和位置，另一方面还可自适应地驱动结构中的压电驱动器，改善结构应力状态，防止损伤的扩展。     

采用分布式压电驱动器的翼面热颤振主动抑制

高超声速气动加热会严重影响飞行器结构的颤振特性,本文开展了采用分布式压电驱动器的热颤振主动抑制方法研究。以某飞行器小展弦比翼面为研究对象,进行了常温和热载荷边界条件下的结构振动和颤振分析。在此基础上,对频域非定常气动力进行有理函数拟合,建立包含压电驱动器的翼面耦合结构系统状态空间形式的运动方程;对典型热载荷边界条件下的被控对象设计颤振主动抑制控制律,分别设计出LQG及PID控制器;对比分析了系统开、闭环颤振特性。结果表明,通过主动控制律的实施,达到了热颤振主动抑制的目的,验证了这种颤振主动抑制方法的有效性     

压电类智能梁元的力学特性及最优控制

本文分别从压电的传感器和驱动器的力学和电磁学特性入手,详细地描述了带有反馈装置的表面铺设传感器和驱动器的智能梁的力学特性,给出了其微分方程;同时,根据有限元理论,推导了智能梁离散系统的动态微分方程及能量方程在理论分析的基础上,对反馈装置带来的控制力进行优化分析,尽可能地提高了驱动器的使用效率。     

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。     

基于压电陶瓷材料数控机床精密预紧系统研究

本文设计了一种数控机床用压电陶瓷执行机构,并对控制系统进行了整体设计和分析,重点提出了电压/电流复合控制方案,简化了控制过程,降低了控制的复杂度,较传统压电驱动器提高了压电陶瓷材料执行机构的控制线性度,同时增强了系统的静态稳定特性和动态响应特性。