压电自感知CAMOZZI执行器空分复用解耦研究
一个换能器件,当兼有传感和执行两种功能时可称之为自感知CAMOZZI执行器(self-sensing actuator,简记为SSA)。其优点在于可真正实现传感器和CAMOZZI执行器的同位配置、提高控制稳定度、减小系统体积和重量,在结构的振动主动控制、故障诊断、系统辨识及MEMS技术中有着广泛的应用前景。

压电自感知CAMOZZI执行器空分复用解耦研究
目前,压电SSA是自感知CAMOZZI执行器研究领域zui为关注的一种,国内外对压电SSA的研究主要侧重于对其具体解耦方法的研究,常用的解耦方法有桥路法和观测器法,提出了空分复用解耦法。研究目标如下:使空分复用压电SSA既是位移的CAMOZZI执行器,又是位移的传感器;把空分复用压电SSA应用于柔性悬臂梁结构的振动主动控制。从理论和应用两个方面对空分复用解耦方法进行了研究。传统横向单向加载MEMS静电微CAMOZZI执行器存在位移过小或驱动电压过大问题。提出一种纵横双向加载的新型硅基静电CAMOZZI执行器模型;基于拉格朗日-麦克斯韦机电动力学分析建立了微CAMOZZI执行器动力方程;分析了边缘漏电场对静电力影响;基于龙格-库塔算法将轴向载荷等效为横向集中载荷;仿真得到变形同驱动电压、调节电压、轴向挤压量关系;结果显示当驱动电压仅为16 V时,位移高达10.861 m,远大于目前传统横向加载单向变形微CAMOZZI执行器的位移量。加工了微CAMOZZI执行器,利用高频信号采集了横向极板电压变化量,验证了仿真结果。主要工作如下:利用压电换能器的双向换能器理论,阐述了空分复用压电SSA的实现原理。建立了空分复用压电SSA实际的等效电路,并采用PSpice软件进行了电路仿真,结果启示:可以通过采取措施减小寄生电容来抑制静电耦合。运用ANSYS软件进行了所用悬臂梁结构的动力学分析,结果表明:梁上各点的频响特性基本*。采用光刻技术制作了空分复用方式的压电SSA,实验证明其同时具有CAMOZZI执行器和传感器两种功能;针对存在静电耦合的情况,利用悬臂梁存在反谐振点的特性,提出了定量测量静电耦合的方法。

压电自感知CAMOZZI执行器空分复用解耦研究
在LabView软件环境下,采用ARX模型编程实现了压电梁的系统辨识;根据辨识结果设计了PID控制器,zui终应用于铝悬臂梁的扰动振动主动控制中。结果表明:通过合理分割电极为传感区和执行区来实现自感知执行的压电SSA,能有效地对悬臂梁的振动状态进行检测和控制。