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基于光-压电的非接触式弹性圆环独立模态控制
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2012
  • 页码:49-54
  • 分类:TB381[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001, [2]浙江大学航空航天学院,杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金(51105095,51175103); 哈尔滨工业大学科研创新基金(HIT.NSRIF.2011111); 高等学校学科创新引智计划(B07018)资助项目
  • 相关项目:基于光致伸缩作动器构型理论的弹性薄壳非接触式智能控制的研究。
中文摘要:

在接近紫外波长的高能光束均匀照射下,极化的镧改性锆钛酸铅(PbLaZrTi,PLZT)铁电陶瓷具有反常的光生伏特效应,即在两极间会产生很高的电压。利用此电压信号来驱动层合于柔性板壳结构的压电作动器,可以实现对柔性板壳结构的非接触式控制。为实现弹性圆环的非接触式独立模态控制,利用模态展开技术及振型函数的正交性设计余弦状正交模态作动器,并利用PLZT产生的电压来驱动层合于圆环上的聚偏二氟乙烯(Polymeric polyvinylidene fluoride,PVDF)压电模态作动器。在控制策略上采用速度反馈的定光强控制,通过模态速度符号来调节压电作动器与PLZT的连接方向,以实现作动器产生控制力的正/负切换。采用Newmark-β法对弹性圆环在不同光强下的动态响应进行数值仿真分析。仿真结果表明,在PLZT产生的电压信号的驱动下,压电作动器对系统产生的驱动力随光照时间成指数倍增加,且光照强度越大控制效果越好。

英文摘要:

When a near ultravolet light illuminates on polarized PbLaZrTi(PLZT) materials,a large voltage can be generated between the electrodes due to the anomalous photovoltaic effect.The non-contact control of flexible shell can be realized using hybrid photovoltaic/piezoelectric actuation mechanism.In order to realize the non-contact independent modal control of circular rings,distributed cosine shaped modal actuators are designed based on the modal expantion method and the orthogonality of mode shape functions,and the polymeric polyvinylidene fluoride(PVDF) orthogonal modal actuators are driven by the voltage generated by PLZT.The velocity feedback and constant light control algorithm are used.In order to shift the actuator induced positive and negative control forces,the connecting direction of PLZT generators and PVDF actuators is regulated by the sign of modal velocity.The dynamic responses with various constant light intensities are numeric simulated by applying Newmark-β method.The simulation results indicate that the control force exponentially increases with the light illumination,and the control effectiveness can be improved by applying higher light intensity.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603