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1、振動(dòng)與沖擊第34卷第l2期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于壓電驅(qū)動(dòng)的自感知振動(dòng)抑制研究劉永斌一，陳鳳林，張連生，張平(1．安徽大學(xué)機(jī)械工程系，合肥230601；2．中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械與精密儀器系，合肥230027)摘要：提出一種壓電自感知電荷驅(qū)動(dòng)方法，研究用同一壓電元件在抑制振動(dòng)的同時(shí)又能感知振動(dòng)狀態(tài)。該方法控制電路簡(jiǎn)單，在智能結(jié)構(gòu)中易于實(shí)現(xiàn)，且電路調(diào)節(jié)方便，振動(dòng)抑制效果好。將該方法應(yīng)用于懸臂梁的一階振動(dòng)抑制，懸臂梁自由端振幅可被抑制約達(dá)90％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在驅(qū)動(dòng)壓電元件致動(dòng)的同時(shí)可感
2、知結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有望應(yīng)用于諸如掃描探針顯微鏡、智能結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與控制等領(lǐng)域中。關(guān)鍵詞：自感知；振動(dòng)抑制；電荷驅(qū)動(dòng)；壓電元件中圖分類(lèi)號(hào)：THI13．1；TM282；TM131文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2015．12．008Self-sensingvibrationsuppressionbasedonchargerdrivenpiezoelementsLIUYong—bin，CHENFeng—lin，ZHANGLian—sheng，ZHANG(1．DepartmentofMechanicalE
3、ngineering，AnhuiUniversity，Hefei230601，China；2．DepartmentofPrecisionMachineryandPrecisionInstrumentation，USTC，Hefei230027，China)Abstract：Amethodofself-sensingchargerdriverwithpiezoelementswaspresented．Thepossibilitywasinvestigatedthatapiezoelectricelementisutilize
4、dsimultaneouslyasasensorwhileitactuatestosuppressvibrationbasedonthepresentedmethod．Thecontrolcircuitofthemethodissimple，convenienttobeadjustedandeasytobeimplementedinsmartstructures．Anditiseffectivetodampvibrationofbeamusingthemethod．Theamplitudeofvibrationisacti
5、velymitigatedbyafactorexceeding90％，whenthemethodisappliedtothefirst—ordercantilevervibrationsuppression．Theexperimentalresultsshowthatthepiezoelectricactuatorcaneffectivelyperceivestructuremotionwhilebeingdrivenbychargerdriver．Furthermore，themethodcanalsobeusedinn
6、umerousfields，suchasscanningprobemicroscopy，monitoringandcontrolofsmartstructures．Keywords：self-sensing；vibrationsuppression；chargerdriver；piezoelement工程結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)控制問(wèn)題，如精密定位中的結(jié)的傳感器與致動(dòng)器互相獨(dú)立且成對(duì)使用，由于精度、安構(gòu)振動(dòng)抑制，隨著科技的進(jìn)步得到了快速的發(fā)展，具有裝位置等因素的影響，常會(huì)造成對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的感知與振動(dòng)控制的智能結(jié)構(gòu)在精密驅(qū)動(dòng)與精密定位中得
7、到了抑制的不一致，從而不能快速、精確控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)。同廣泛的應(yīng)用。壓電陶瓷材料由于具有諸如體積小、響時(shí)，作為振動(dòng)抑制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，致動(dòng)器的大小、布局的應(yīng)速度快、輸出力大、換能效率高、控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單位置、材料的特性、致動(dòng)器的形狀及激勵(lì)致動(dòng)器信號(hào)的等優(yōu)點(diǎn)，常被用作智能結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中的傳感器和致形式及變化規(guī)律等因素直接影響振動(dòng)控制的效果。動(dòng)器。智能結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制研究始于20世紀(jì)80年針對(duì)上述問(wèn)題，研究者提出用單片壓電材料既做代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究并取得了豐碩的成感知振動(dòng)的傳感器又用作振動(dòng)控制的致動(dòng)器，研究結(jié)果¨J。傳統(tǒng)用于振
8、動(dòng)控制的智能結(jié)構(gòu)通常采用分布構(gòu)自感振動(dòng)抑制方法。文獻(xiàn)[3]基于壓電材料的機(jī)電本構(gòu)方程提出一種橋式電路用于感知壓電致動(dòng)器式傳感器感知結(jié)構(gòu)的振動(dòng)激勵(lì)，并通過(guò)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)在致動(dòng)時(shí)的應(yīng)變變化，從而實(shí)現(xiàn)自感知振動(dòng)抑制。其分布式致動(dòng)器動(dòng)作以控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。這種智能結(jié)構(gòu)提出的橋式電路中電容與壓電材料串聯(lián)，電容上的電基
