基于压电元件的振动被动控制技术研究

摘要

该文研究了利用压电元件的压电效应,对结构的振动进行被动控制的方法.相对于主动控制技术而言,被动控制技术具有结构简单、成本低的特点.文中主要讨论了压电片的特性和RL谐振电路方法,并将该方法用于结构的单模态及多模态振动的控制,用模拟电感技术解决了所需电感值太大的问题,用极点配置技术优化了电路参数;并初步探讨了同步开关减振方法.通过大量的实验,用悬臂梁结构对这两种方法进行了验证,得出比较丰富的实验数据,达到了较好的减振效果.通过对两种方法的对比,总结出了它们各自的优缺点.

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1引言

1.1振动控制的意义

1.2振动控制的分类

1.3压电被动控制技术

2阻尼及悬臂梁的基本理论

2.1阻尼的基本理论

2.1.1阻尼与阻尼损耗因子

2.1.2阻尼的产生机理

2.2悬臂梁的横向自由振动

2.2.1梁的横向振动微分方程

2.2.2固有频率和主振型

2.3压电元件最佳粘贴位置的分析

3压电元件的特性及RL谐振电路最优参数的确定

3.1压电材料的发展历程

3.2压电材料的基本特性

3.2.1压电效应

3.2.2压电材料通用模型的建立

3.2.3单轴负载下的系统分析

3.2.4 RL谐振电路的参数优化

3.3压电元件的选择

4RL谐振电路减振法相关理论及实验过程

4.1单模态减振

4.1.1模拟电感电路的基本理论

4.1.2实验装置连接图

4.1.3一阶电路参数的计算

4.1.4模拟电感的测试

4.1.5一阶减振实验结果

4.2多模态减振

4.2.1一二阶减振的电路

4.2.2差分式模拟电感电路

4.2.3多模态电路参数计算

4.2.4多模态减振电路中模拟电感的测试

4.2.5多模态减振的实验结果

4.3 RL谐振电路减振法的总结

5同步开关减振技术初探

5.1同步开关减振技术的理论基础

5.1.1概述

5.1.2减振原理

5.1.3理论基础

5.2一阶模态减振实验过程

5.2.1实验工作原理

5.2.2实验结果

5.2.3单片机软件流程图

结论

致谢

参考文献