《諧波振動主動控制中壓電作動器遲滯非線性研究》是依託南京航空航天大學，由宋來收擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：諧波振動主動控制中壓電作動器遲滯非線性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋來收
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
壓電作動器體積小、質量輕、機電轉換效率高，越來越多的套用於航空航天結構振動主動控制，但壓電材料固有的遲滯非線性使得作用於彈性結構的主動控制力產生相位延遲和波形畸變，降低控制效果，目前研究較多的自由機械邊界條件、常電場或常應力等單一狀態下壓電作動器驅動特性並不能有效反映周期性電場-機械載荷共同作下的壓電作動器遲滯非線性特徵。本課題旨在對諧波振動主動控制中壓電作動器遲滯非線性及補償方法開展深入研究，揭示壓電作動器在諧波電場-機械載荷共同作用下的遲滯非線性特徵，建立壓電作動器在複雜動態驅動環境中控制電壓與控制力關係模型，針對諧波振動控制中控制通道建模特徵，建立諧波振動主動控制中壓電作動器非線性有效建模及補償方法，實現諧波振動主動控制中壓電作動器遲滯非線性的自適應補償，從而為提高航空航天結構振動主動控制中壓電作動器的利用效率和振動抑制水平提供科學的理論和方法。
結題摘要
直升機等航空器的振動及艙內噪聲非常嚴重，特徵以穩態諧波振動及輻射噪聲為主。壓電作動器體積小、質量輕、機電轉換效率高越來越多的套用於航空結構的振動控制。課題依據直升機穩態諧波振動特性及其控制要求，研究壓電疊層作動器驅動特性及採用壓電疊層作動器驅動的穩態諧波振動控制新方法。完成了如下主要工作： 1. 為降低壓電作動器非線性在諧波振動控制中的影響，增大主頻率區域的驅動效能，利用壓電疊層作動器高效驅動特性和懸臂樑-質量系統頻率選擇特性，設計了壓電疊層作動器驅動的慣性力發生器，通過理論分析和試驗研究了壓電疊層作動器驅動的慣性力發生器的驅動特性和驅動性能，分析了慣性力發生器在非共振區和共振區的不同特徵；實驗研究結果表明在非共振峰處慣性質量塊的加速度回響幅值與輸入電壓呈良好的線性特性，而在共振峰附近具有一定的非線性特徵，採用線性擬合後，非線性誤差不超過5%，滿足工程意義需求。 2. 針對穩態諧波振動特徵，提出了自適應控制諧波同步識別-修正法，並以某直升機機體有限元模型為背景，研製了機艙地板結構動力學相似模型，開展了壓電疊層作動器驅動的自適應穩態諧波振動控制仿真和試驗研究。結果表明建立的壓電疊層作動器驅動的穩態諧波振動自適應控制系統能有效降低結構單頻率、多頻率振動的振動水平，且具有較強的自適應控制能力。 3. 針對壓電疊層作動器驅動的多輸入多輸出穩態諧波振動控制中控制點回響的非一致收斂特性，建立了自適應最優諧波頻域控制算法，對壓電疊層作動器驅動的彈性線機身振動控制多輸入多輸出動力學仿真模型進行了控制仿真，並與自適應控制諧波同步識別-修正法進行了比較，結果表明控制點振動回響具有良好的一致收斂特性。
