智能主动构件的设计、实验和分析研究

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本文为自适应调节和改善可展结构动力学性能,研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动构件。利用压电材料的正逆压电效应,建立了压电微位移作动器的设计模型。给出了智能主动构件的组成和工作原理。研制了一种用于自适应可展结构的新型智能主动构件。该主动构件由压电作动器、传感器等组成,具有输出位移和输出力的功能。并讨论了设计理论、参数选取及对压电主动构件性能带来的影响。 压电主动构件本身的动力学特性是不可忽视的。特别对于其共振区更为突出。所以建立压电主动构件的动力学模型显得尤为重要。本文从电磁学原理,压电方程,机械力的平衡方程和几何方程出发,利用主动构件的边界条件,用有限元方法得到了主动构件的动力学方程。 本文通过实验研究了压电主动构件的工作性能、输出位移、输出力及其相关问题,验证了压电主动构件的力学输出量与其驱动电压的非线性关系。实验表明该主动构件符合设计要求,并与理论分析基本吻合。 本文提出了双向式双压电驱动器的智能主动构件的设计思想,并已申报了专利,文中用有限元方法建立了该构件的动力学方程,并进行了静态特性的初步分析,理论分析表明该主动构件具有输出力、输出位移和工作范围大的特点,可作为自适应结构的振动和精密定位控制用。
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