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主控格栅反射器基体结构/压电作动器参数集成优化设计 被引量：3
1
作者 宋祥帅 初未萌 +1 位作者 谭述君 吴志刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期150-158,共9页
为提高反射器形面控制能力和减小在轨热变形,本文以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)驱动的主控格栅反射器为研究对象,开展反射器基体结构和PZT压电作动器参数的集成优化设计研究。首先,建立主控格栅反射器有限元模型并通过实验验证了有限元模型... 为提高反射器形面控制能力和减小在轨热变形,本文以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)驱动的主控格栅反射器为研究对象,开展反射器基体结构和PZT压电作动器参数的集成优化设计研究。首先,建立主控格栅反射器有限元模型并通过实验验证了有限元模型的正确性。然后,以形面控制能力最大和热变形最小为目标函数,以设计变量上限、下限和结构基频为约束,采用遗传算法(GA)和非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解。最后,给出多个仿真算例的优化结果。仿真结果表明,控制能力最大的单目标优化,其热变形远大于控制能力,多目标的帕累托(Pareto)最优前沿可以给出更合理的设计方案。通过优化设计可以显著提高形面控制能力和减小热变形。 展开更多
关键词 集成优化设计 天线反射器 pzt作动器 多目标优化 遗传算法 形面控制
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压电类船舶智能结构动态特性分析 被引量：1
2
作者 姚熊亮 杨志国 顾玉钢 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2005年第6期5-10,共6页
振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理... 振动是存在于船体结构中的一个普遍现象,它所带来的危害一直为人们所关注.文章根据振动主动控制原理,建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化. 展开更多
关键词 船舶 智能结构 pzt作动器 结构振动 主动控制 灵敏度分析
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大型索网天线机电耦合动力学建模与主动变形控制 被引量：2
3
作者 寻广彬 吴志刚 +2 位作者 彭海军 穆瑞楠 邬树楠 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期570-575,共6页
索网天线因其折叠收纳比高、质量轻以及口径大等优点,成为众多空间任务的首选天线形式,但反射面精度较低限制了大型索网天线的在轨性能指标。在索网天线竖向张力索中加入压电陶瓷堆(PZT)作动器,通过主动控制提高反射面的形面精度。首先... 索网天线因其折叠收纳比高、质量轻以及口径大等优点,成为众多空间任务的首选天线形式,但反射面精度较低限制了大型索网天线的在轨性能指标。在索网天线竖向张力索中加入压电陶瓷堆(PZT)作动器,通过主动控制提高反射面的形面精度。首先,将张紧的索网天线分为含有作动器的主动索单元和不含作动器的被动索单元,通过压电本构方程、几何方程和哈密顿原理推导出主动索单元的动力学模型,并与被动索单元一起组装得到索网天线的机电耦合动力学模型。然后,根据天线反射面的初始形面误差和所建立的天线机电耦合动力学模型,基于模型预测控制(MPC)方法计算出各作动器的控制输入电压曲线。最后,以一个10m口径的索网天线为算例,验证本文所建立的模型和控制方法的有效性。 展开更多
关键词 索网天线 机电耦合动力学模型 主动变形控制 pzt作动器
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基于ANSYS的微动刀架设计与分析
4
作者 曹卫锋 《机电信息》 2012年第27期142-143,共2页
设计了一种采用无耦合位移、低应力集中的双平行四杆机构作为弹性体的微动刀架,并对微动刀架进行了理论分析与有限元仿真。结果表明,该微动刀架的设计达到要求。
关键词 超精密加工 柔性铰链 pzt作动器 有限元分析
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一种柔性机械臂旋转运动和振动的主动控制方法 被引量：2
5
作者 韩清鹏 于晓光 +1 位作者 唐玲 高培鑫 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第4期685-688,共4页
利用PZT压电作动器和关节力矩控制相结合的方法实现对柔性机械臂旋转运动的控制和机械臂振动的主动控制。压电作动器可以对柔性机械臂的弹性振动进行控制,关节控制力矩使得柔性机械臂在有限时间内到达预定位置。利用Lagrange原理建立了... 利用PZT压电作动器和关节力矩控制相结合的方法实现对柔性机械臂旋转运动的控制和机械臂振动的主动控制。压电作动器可以对柔性机械臂的弹性振动进行控制,关节控制力矩使得柔性机械臂在有限时间内到达预定位置。利用Lagrange原理建立了柔性机械臂系统的动力学模型,并设计了相应的PZT压电作动器的控制律和关节控制力矩。对该控制方法进行数值仿真的结果证明:该方法对柔性机械臂振动控制和机械臂旋转运动是有效的。 展开更多
关键词 柔性机械臂 关节力矩控制 pzt压电作动器 振动控制
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CFRP反射器型面主动控制和作动器位置优化 被引量：5
6
作者 伍科 张华振 +1 位作者 兰澜 周阳 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期71-86,共16页
研究了运用压电陶瓷作动器对碳纤维增强复合材料(CFRP)格栅反射器的型面主动控制。首先,采用了一种具有独立电压自由度的梁单元,以及考虑高阶剪切变形的板单元,对主控格栅反射器进行有限元建模;运用能量变分哈密尔顿原理推导了主控格栅... 研究了运用压电陶瓷作动器对碳纤维增强复合材料(CFRP)格栅反射器的型面主动控制。首先,采用了一种具有独立电压自由度的梁单元,以及考虑高阶剪切变形的板单元,对主控格栅反射器进行有限元建模;运用能量变分哈密尔顿原理推导了主控格栅反射器的有限元控制方程,并给出了反射面型面残余均方根(RMS)误差最小的电压最优控制方法。然后,研究了在典型载荷下,反射面残余RMS误差最小的PZT作动器位置分布的优化配置问题;提出了一种将遗传算法和梯度投影方法相结合的改进优化方法,用来求出在限定作动器数量的条件下,作动器几何位置的优化配置,使控制后反射面的残余RMS误差最小;给出的数值算例验证了方法的正确性和有效性。最后,研制了格栅反射器型面主动控制的实验样机,针对反射器的初始制造误差进行了型面主动控制,验证了控制方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 主动控制 pzt作动器 作动器位置 遗传算法 CFRP
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车削用微进给刀架设计 被引量：2
7
作者 李书环 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期410-415,共6页
介绍了一种以PZT作动器为动力源,双平行弹性铰链为弹性变形元件的新型微进给刀架的设计理论及设计计算方法.以已知微进给刀架的输出位移作为前提条件,提出PZT作动器选型的理论依据和弹性铰链的有效刚度计算方法,进而进行了弹性铰链结构... 介绍了一种以PZT作动器为动力源,双平行弹性铰链为弹性变形元件的新型微进给刀架的设计理论及设计计算方法.以已知微进给刀架的输出位移作为前提条件,提出PZT作动器选型的理论依据和弹性铰链的有效刚度计算方法,进而进行了弹性铰链结构设计、微进给刀架系统刚度计算及刀架模态分析.利用有限元软件及实验对设计理论及设计计算方法进行了必要的验证;并作为刀架设计方法的一部分,通过实验对微进给刀架的实际性能参数进行了测量,同时测量数据验证了方法的可靠性. 展开更多
关键词 超精密加工 微进给刀架 pzt作动器 双平行弹性铰链 设计理论和方法
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格栅反射器型面的主动控制 被引量：4
8
作者 宋祥帅 王恩美 +2 位作者 穆瑞楠 谭述君 兰澜 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期101-109,共9页
为了提高天线反射器的型面精度,以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)驱动的主控格栅反射器为研究对象,对该结构的力学建模方法和形状控制方法进行了研究。首先,建立了格栅反射器、PZT压电作动器一体化有限元模型。然后,采用影响系数矩阵法,以均方... 为了提高天线反射器的型面精度,以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)驱动的主控格栅反射器为研究对象,对该结构的力学建模方法和形状控制方法进行了研究。首先,建立了格栅反射器、PZT压电作动器一体化有限元模型。然后,采用影响系数矩阵法,以均方根误差最小为目标建立反射器型面主动控制优化模型,并通过最小二乘法求解作动器的最优控制律。最后,搭建了格栅反射器主动控制实验系统,以旋转抛物面为目标型面进行实验研究。实验结果表明,经主动控制后反射器型面精度提高了将近50%,且与仿真结果吻合较好,验证了一体化有限元建模方法的准确性和控制方法的有效性。 展开更多
关键词 天线反射器 pzt作动器 形状控制 影响系数矩阵 最小二乘法
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