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Static and Dynamic Analyses of Composite Beam Bonded with MFC Actuator 被引量:1
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作者 Ke Wu Houfei Fang Lan Lan 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2020年第2期75-86,共12页
Investigated by this study is an MFC actuator attached to the surface of a Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP)composite beam to form a beam actuator system.Analytically capturing the characteristics of such system i... Investigated by this study is an MFC actuator attached to the surface of a Carbon Fiber Reinforced Polymer(CFRP)composite beam to form a beam actuator system.Analytically capturing the characteristics of such system is essential.A novel analytical methodology considering the transverse shear strain and active stiffening effect is proposed,which was newly applied to analyze the static and dynamic behaviors of the beam actuator system.The governing equations of the beam actuator system were obtained via generalized Hamilton’s principle.A distributed transfer function formulation was developed.Then,the closed form solution was derived by using the Green’s function.Frequency response,natural frequencies,and modal shapes of the beam actuator system were obtained.The solution is analytical without using any truncated series or admissible functions at any arbitrary boundary conditions.Finite Element Method(FEM)results were also obtained to compare with that of the proposed method.The predictions of the analyses were verified experimentally,which shows the correctness and effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 MACRO FIBER composites(mfc) Carbon FIBER Reinforced Polymer(CFRP) distributed transfer FUNCTION FORMULATION Green’s FUNCTION
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Role of Flexible Macro Fibre Composite (MFC) Actuator on Bragg Wavelength Tuning in Microstructure Polymer Optical Fibre Long Period Grating for Strain Sensing Applications
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作者 Asok K. Dikshit Akhil Raj V. L. 《Journal of Sensor Technology》 2013年第3期75-83,共9页
The microstructure polymer optical fibre (mPOF) inscribed long period grating (LPG) offers a wide field of application in strain sensors arena within the materials elastic limit. Flexible innovative macro fibre compos... The microstructure polymer optical fibre (mPOF) inscribed long period grating (LPG) offers a wide field of application in strain sensors arena within the materials elastic limit. Flexible innovative macro fibre composite (MFC) actuator generates electromechanical force under DC driving voltage. We propose a novel method for Bragg wavelength blue shifting through stretch tuning of mPOF LPG in axial direction under applied DC voltage on attached MFC with LPG. The grating period of mPOF LPG changes refractive index and causes blue shift of Bragg grating fibre wavelength. The shifting governs on the values of generated electromechanically strain transfer from flexible MFC to mPOF LPG and they have potential applications in strain sensor. 展开更多
关键词 Microstructure POLYMER Optical FIBRE (mPOF) Long Period Grating (LPG) MACRO FIBRE composite (mfc) ACTUATOR Strain Sensing Blue Shifting
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MFC驱动主动反射器形面的有限时间动态变形控制
3
作者 卢志荣 王晓明 周文雅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期325-332,共8页
利用智能压电作动器可实现反射面天线的形面主动调整,提升形面精度和信号传输性能。常规的静态形面控制策略仅能估计作动器的末端电压值,实际电压加载过程易引发柔性反射面结构的瞬态动力学响应和残余振动,难以实现高精度动态形面控制效... 利用智能压电作动器可实现反射面天线的形面主动调整,提升形面精度和信号传输性能。常规的静态形面控制策略仅能估计作动器的末端电压值,实际电压加载过程易引发柔性反射面结构的瞬态动力学响应和残余振动,难以实现高精度动态形面控制效果,且影响系统稳定性。为此,该研究以宏纤维复合材料(macro fiber composites, MFC)驱动的抛物面形反射器为对象,研究有限时间的动态形面控制算法。首先,基于有限元模型推导控制方程,并将控制问题转化为有限时间的时变LQ终端控制和跟踪控制问题,进而通过求解微分Riccati方程组(differential Riccati equations, DREs)得到反馈–前馈时变控制律。结果表明,利用所提有限时间动态变形控制算法,可实现连续、平滑的反射器动态形面调整效果,避免了电压加载过程激发的结构附加振动,可有效提升这类主动反射器的静态、动态控制性能。 展开更多
关键词 主动反射器 形面控制 宏纤维复合材料(mfc) 附加振动 有限时间
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压电纤维致动柔性结构的仿鱼体波振动特性及流场分布研究
4
作者 温志伟 娄军强 +3 位作者 陈特欢 崔玉国 魏燕定 李国平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期405-413,共9页
提出利用压电纤维(MFC)致动柔性结构的二阶振动模态来模仿鲹科鱼类的鱼体波运动。基于假设模态法求解智能柔性结构的前三阶振型,实验测得水下柔性结构的二阶振型,验证了智能柔性结构的二阶振型逼近鲹科鲈鱼的鱼体波。采用计算流体动力学... 提出利用压电纤维(MFC)致动柔性结构的二阶振动模态来模仿鲹科鱼类的鱼体波运动。基于假设模态法求解智能柔性结构的前三阶振型,实验测得水下柔性结构的二阶振型,验证了智能柔性结构的二阶振型逼近鲹科鲈鱼的鱼体波。采用计算流体动力学(CFD)分析了柔性结构周围流线及压力分布情况,结果表明:二阶振动行为下,柔性结构节点前后流线方向相反;两侧流场始终存在两组高、低压集中区域,且节点前后的压力集中区域分布相反;柔性结构两侧始终存在正压梯度,其中向前的压力分量为柔性结构提供持续的推进力,而节点前后压力分量产生的侧向力方向相反,部分抵消,增强了柔性结构的侧向稳定性。研究结果为水下仿生推进器的设计和性能分析提供了重要参考。 展开更多
关键词 水下柔性结构 仿鱼体波振动 压电纤维 流场分布特性 计算流体动力学
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水下大振幅压电纤维致动柔性结构的非线性流体动力特性及实验
5
作者 杨浙栋 娄军强 +3 位作者 陈特欢 崔玉国 魏燕定 李国平 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期365-373,共9页
水下智能材料驱动柔性结构在机器鱼、水下航行器及精密医疗等领域具有广阔应用前景。本文研究了水下大振幅压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动柔性结构的非线性流体动力特性,建立了流固耦合振动模型,并进行了实验验证。通过参数... 水下智能材料驱动柔性结构在机器鱼、水下航行器及精密医疗等领域具有广阔应用前景。本文研究了水下大振幅压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动柔性结构的非线性流体动力特性,建立了流固耦合振动模型,并进行了实验验证。通过参数化的二维CFD分析了不同特征振动频率及振幅下柔性结构周围流场的分布演化规律,发现随着柔性结构特征振幅增大,其周围流场逐渐出现了涡旋脱落及对流现象,且流体阻尼效应的非线性随之增强。提出了由特征振动频率和振幅共同确定的非线性修正流体动力函数解析表达式,分析结果表明:在小振幅情况下,修正流体动力函数虚部也就是流体阻尼效应随着特征振动频率的增大而减小;而当特征振幅增大到一定值后,流体阻尼效应随着特征振动频率的增大却呈现出先减小后增大的变化规律,具有强烈的非线性特性。开展了水下MFC致动柔性结构振动特性验证实验,证实柔性结构在MFC主动激励下的实测幅频、相频特性与理论预测结果基本一致,验证了所提修正流体动力函数表达式及流固耦合振动模型的有效性。 展开更多
关键词 非线性流体动力学 流体动力函数 流固耦合振动 水下柔性结构 压电纤维
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基于均一化模型的MFC悬臂梁静态变形分析 被引量:1
6
作者 盛贤君 周少征 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第1期98-101,共4页
采用基于平面应力假设和二维周期性位移场假设的均一化模型分析了P1型粗压电纤维复合材料(MFC)致动器的宏观性质,研究了该模型对于MFC悬臂梁静态变形分析的适用性。ANSYS仿真结果表明,该模型适用于分析MFC悬臂梁静态变形,采用该均一化... 采用基于平面应力假设和二维周期性位移场假设的均一化模型分析了P1型粗压电纤维复合材料(MFC)致动器的宏观性质,研究了该模型对于MFC悬臂梁静态变形分析的适用性。ANSYS仿真结果表明,该模型适用于分析MFC悬臂梁静态变形,采用该均一化模型与不采用均一化模型相比,悬臂梁挠度的相对误差不超过5.77%,且该均一化模型中压电应力矩阵的e32分量对梁挠度的影响(e32效应)为次要因素。在采用该均一化模型的基础上进一步忽略其e32效应与原均一化模型相比,粱挠度的相对误差不超过1.36%。 展开更多
关键词 粗压电纤维复合材料(mfc) 均一化模型 宏观性质 压电悬臂梁 ANSYS分析
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基于MFC的结构静态形状控制研究 被引量:1
7
作者 刘宽 武文华 +1 位作者 周文雅 王晓明 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期571-576,共6页
宏纤维复合材料MFC(Macro Fiber Composite)具有体积小、主动控制适用性强、作动效果好等特点。本文开展了宏纤维复合材料MFC对结构静态形状主动控制研究。建立了悬臂梁结构有限元模型,并采用载荷比拟法计算得到了MFC压电作动器的驱动... 宏纤维复合材料MFC(Macro Fiber Composite)具有体积小、主动控制适用性强、作动效果好等特点。本文开展了宏纤维复合材料MFC对结构静态形状主动控制研究。建立了悬臂梁结构有限元模型,并采用载荷比拟法计算得到了MFC压电作动器的驱动载荷。基于数值分析结果,搭建了悬臂梁结构主动控制实验平台,分析了不同加载电压下的悬臂梁的弯曲变形效果,进而分析MFC结构在静态形状控制中的力学性能。数值仿真和实验结果表明:在不同的静态电压加载下,结构的变形和加载电压近似呈线性关系;仿真和实验结果对比中呈现出较好的一致性,其最大位移误差为12.45%。最后讨论了MFC压电作动器自身时间蠕变特性对静态变形控制实验结果产生的影响,结果表明在大电压作用下MFC材料存在蠕变效应,在实际使用过程中需要关注。本文采用以悬臂梁为载体的实验和仿真研究方法对在其他横观各向同性材料的压电材料力学性能分析具有普遍适用性。 展开更多
关键词 宏纤维复合材料 形状控制 载荷比拟法 蠕变
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MFC致动器的动态迟滞模型辨识及补偿控制 被引量:3
8
作者 卢荣华 陈特欢 +1 位作者 娄军强 崔玉国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期301-308,共8页
压电宏纤维(marco fiber composite,MFC)具有柔性好、变形能力强的优点,但MFC致动器驱动的柔性臂的迟滞非线性严重影响系统定位精度。提出一种具有非对称性的改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,解决经典PI迟滞模型的缺陷(对称性);该... 压电宏纤维(marco fiber composite,MFC)具有柔性好、变形能力强的优点,但MFC致动器驱动的柔性臂的迟滞非线性严重影响系统定位精度。提出一种具有非对称性的改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,解决经典PI迟滞模型的缺陷(对称性);该模型基于经典PI迟滞模型,叠加一系列不同权重、不同阈值的双边死区算子获得,基于最小二乘法的迟滞模型辨识结果表明,改进PI迟滞模型对MFC致动器的迟滞建模误差从PI迟滞模型误差的16.06%降到5.58%。另外,建立系统的离散传递函数模型来描述系统的线性动态特性,并与改进PI迟滞模型串联得到组合模型,解决纯迟滞模型仅能描述低频、准静态情况下的迟滞特性问题。在前馈补偿下,对MFC致动的柔性臂进行正弦波轨迹跟踪试验,测得补偿后实测位移与期望跟踪位移基本吻合,跟踪精度达到93.62%以上。试验结果证明,所提出的改进PI迟滞模型、离散传递函数模型及补偿方法的有效性。 展开更多
关键词 压电宏纤维(mfc) 迟滞非线性 双极性非对称 改进Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型 离散传递函数模型 前馈补偿
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铁锰复合阴极MFC-EF耦合系统产电及降解RhB效能 被引量:1
9
作者 史珂 赵庆良 +1 位作者 王维业 王琨 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期129-137,共9页
为实现微生物燃料电池(MFC)微电的原位利用,结合电芬顿(EF)技术的优势,构建MFC-EF耦合系统.为进一步提高该耦合系统性能,在Fenton催化剂铁的基础上引入类芬顿(Fenton-like)催化剂锰,制备出铁锰双金属复合阴极(FeMnO x/CF复合电极,其中C... 为实现微生物燃料电池(MFC)微电的原位利用,结合电芬顿(EF)技术的优势,构建MFC-EF耦合系统.为进一步提高该耦合系统性能,在Fenton催化剂铁的基础上引入类芬顿(Fenton-like)催化剂锰,制备出铁锰双金属复合阴极(FeMnO x/CF复合电极,其中CF指碳纤维刷),并与碳纤维(CF)无负载电极、Fe&Fe 2 O 3/CF复合电极对比,探究MFC-EF耦合系统的电化学性能及其对目标污染物罗丹明B(RhB)的降解效果.结果表明,铁锰复合电极成功负载了Fe和Mn的二元金属氧化物,提高了耦合系统的最大输出功率(5.47 W/m 3),降低了电池的内阻(109.00Ω),提高了RhB的去除率(91.60%)和矿化率(30.84%).此外,FeMnO x/CF复合电极摆脱了常规Fenton体系对阴极液pH的严格限制,扩大了MFC-EF耦合系统的阴极液pH范围.本研究实现了污染物处理过程中的资源再生和利用,有望为实际染料废水处理提供新的思路. 展开更多
关键词 mfc-EF耦合系统 铁锰复合阴极 类电芬顿 产电 罗丹明B(RhB)
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含MFC智能层的复合材料层合板自由振动研究 被引量:1
10
作者 赵宽飞 郝育新 陈静 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期79-88,204,共11页
在一阶剪切变形板理论的基础上,提出一种考虑之子函数影响的位移场。根据给定的位移场,利用瑞利-里兹法和切比雪夫多项式,考虑机电耦合特性,分别求出含有智能压电宏观纤维复合材料层(macro fiber composite,简称MFC)的碳纤维增强复合材... 在一阶剪切变形板理论的基础上,提出一种考虑之子函数影响的位移场。根据给定的位移场,利用瑞利-里兹法和切比雪夫多项式,考虑机电耦合特性,分别求出含有智能压电宏观纤维复合材料层(macro fiber composite,简称MFC)的碳纤维增强复合材料层合悬臂板在开路与通路两种电学边界条件下自由振动的固有频率,讨论不同铺层方式、宽厚比、长宽比以及不同的外电压状态下,MFC智能层对碳纤维增强复合材料层合板固有频率的影响。研究结果表明,MFC智能层对所研究系统的固有频率影响显著,可以通过控制MFC智能材料的通电电压来实现对复合材料层合板振动特性的控制。 展开更多
关键词 之子函数 瑞利-里兹法 固有频率 宏观纤维复合材料
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基于PS_oC3的MFC驱动系统
11
作者 张本锋 李华峰 狄思思 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第S2期169-173,227,共6页
设计了一种基于嵌入式芯片PSoC3的用于压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)的驱动控制器。根据MFC对驱动的要求,设计了基于IR2110的DC-DC驱动电源,供电电源输出最高电压为500V。主电路采用双电源供电的全桥逆变拓扑结构,... 设计了一种基于嵌入式芯片PSoC3的用于压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)的驱动控制器。根据MFC对驱动的要求,设计了基于IR2110的DC-DC驱动电源,供电电源输出最高电压为500V。主电路采用双电源供电的全桥逆变拓扑结构,实现电源的直流偏置功能。同时采用正弦脉冲宽度调制技术,驱动信号波形更接近纯正的正弦波形,谐波成分大大减小。将设计的驱动器应用于MFC仿生鱼尾,实验表明电路功耗小,匹配网络适用性强。 展开更多
关键词 压电纤维复合材料(mfc) PSoC3 供电电源 正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术 直流偏置
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不同纤丝尺寸的MFC-填料复合材料的制备及性能研究
12
作者 张瑞娟 刘金刚 +1 位作者 苏艳群 陈京环 《中国造纸》 CAS 北大核心 2019年第3期22-26,共5页
羧乙基化的纤维通过研磨或高压均质得到微纤化纤维素(MFC),MFC与重质碳酸钙(GCC)形成的混合浆料通过涂布法制备高填料含量(70%)的MFC-填料复合材料。本实验以激光粒制备的复合材料在强度性能、光学性能、表面性能等方面的差异。结果表明... 羧乙基化的纤维通过研磨或高压均质得到微纤化纤维素(MFC),MFC与重质碳酸钙(GCC)形成的混合浆料通过涂布法制备高填料含量(70%)的MFC-填料复合材料。本实验以激光粒制备的复合材料在强度性能、光学性能、表面性能等方面的差异。结果表明,经过研磨并高压均质3次得到的MFC3制备的复合材料综合性能较好,其纤维得到了充分的解离且保留有适量长纤丝。当MFC3-填料复合材料的定量为110 g/m^2时,抗张指数为20. 4 N·m/g,耐破指数为0. 77 kPa·m^2/g,不透明度为97. 2%,平滑度达到1565 s。 展开更多
关键词 mfc-填料复合材料 纤丝尺寸 力学性能 光学性能
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MFC在水中摆动时输出开路电压幅值研究
13
作者 胡一博 陈卫星 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期666-669,共4页
利用柔性压电材料从流体的流动中获取能量已成为一个研究热点。该文研究了一种压电纤维复合材料(MFC)在水中摆动激励下的压电特性,建立了MFC压电纤维片在水中摆动激励下的数学模型,并结合MFC压电纤维片的压电输出机理得出影响MFC压电纤... 利用柔性压电材料从流体的流动中获取能量已成为一个研究热点。该文研究了一种压电纤维复合材料(MFC)在水中摆动激励下的压电特性,建立了MFC压电纤维片在水中摆动激励下的数学模型,并结合MFC压电纤维片的压电输出机理得出影响MFC压电纤维片输出开路电压幅值大小的因素。最后设计搭建了MFC压电纤维片在水中摆动的试验台,利用该试验台验证了模型的正确性,并研究了MFC压电纤维片在不同摆动频率下的压电特性。结果表明,在摆角幅值为10°,摆动频率为1.75 Hz时,MFC的输出开路电压幅值取得最大值(600 mV),继续增大摆动频率,输出开路电压幅值逐渐减小。 展开更多
关键词 压电纤维复合材料(mfc) 摆动模型 压电特性 试验研究 试验台
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常用造纸填料在MFC-填料复合材料中的应用
14
作者 张瑞娟 苏艳群 +1 位作者 刘金刚 陈京环 《造纸化学品》 CAS 2019年第4期6-10,共5页
为探索常用造纸填料在MFC-填料复合材料中的应用性能,将竣乙基化的纤维通过研磨与高压均质得到微纤化纤维素(MFC),MFC与填料形成的混合浆料通过涂布法得到高填料含量(质量分数为70%)的MFC-填料复合材料。该实验研究了4种填料与MFC制备... 为探索常用造纸填料在MFC-填料复合材料中的应用性能,将竣乙基化的纤维通过研磨与高压均质得到微纤化纤维素(MFC),MFC与填料形成的混合浆料通过涂布法得到高填料含量(质量分数为70%)的MFC-填料复合材料。该实验研究了4种填料与MFC制备的复合材料在结构性能、机械性能和光学性能等方面的差异。结果表明:不同种类填料制备出的MFC-填料复合材料的性能各有差异,其中片状结构的高岭土和滑石粉在机械性能方面更有利,也更容易获得较高的光泽度;而块状的研磨碳酸钙(GCC)和棒状的沉淀碳酸钙(PCC)则在光学性能和松厚度上更有利;其中MFC-滑石粉复合材料的抗张指数为22.3N·m/g,MFC-高岭土复合材料的光泽度达到了50,MFC-PCC复合材料的光散射系数高达104.21m^2/kg。 展开更多
关键词 mfc-填料复合材料 结构性能 力学性能 光学性能
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压电致动的谐振式水下柔性结构动态迟滞建模及前馈补偿
15
作者 王泽锴 娄军强 +3 位作者 陈特欢 邓益民 崔玉国 魏燕定 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期115-122,共8页
具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(... 具有运动灵活且操作方便优点的宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,MFC)致动水下柔性结构广泛应用于水下仿生推进和变形控制系统中,但是MFC的迟滞非线性严重影响了系统的定位精度和操控性能。提出了一种改进Prandtl-Ishlinskii(PI)静态迟滞和传递函数动态模型串联的复合式模型来描述MFC致动水下柔性结构谐振状态下的动态迟滞行为。首先基于所提出水下结构的准静态迟滞特性辨识得到改进PI迟滞模型参数,然后通过传递函数串联馈通环节的动态模型捕捉MFC致动柔性结构的水下谐振特性。实验结果表明所建立的复合式动态迟滞模型能够很好地描述MFC致动水下柔性结构在谐振状态下的动态迟滞行为,并且在固有频率附近一定带宽范围内仍具有较高准确性。基于复合式逆模型的前馈补偿下,水下柔性结构在谐振状态下跟踪正弦轨迹的实测位移与期望位移基本重合,补偿后二者线性度较高,显著提升了MFC致动柔性结构谐振状态下的动态定位和跟踪精度,证实了所提出动态迟滞模型和补偿方法的有效性。 展开更多
关键词 水下柔性结构 谐振 动态迟滞 宏压电纤维复合材料(mfc) 前馈补偿
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压电纤维致动器的率相关偏置迟滞建模及补偿
16
作者 杨浩 娄军强 +3 位作者 杨依领 陈特欢 陈海荣 魏燕定 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期531-538,622,共9页
为了克服传统压电陶瓷韧性不足,利用压电宏纤维(macro fiber composite,简称MFC)换能效率高且变形能力强的优点,提出了一种MFC致动的柔性结构,建立了描述MFC动态偏置迟滞非线性的率相关双极性偏置PI(rate-dependent bipolar bias PI,简... 为了克服传统压电陶瓷韧性不足,利用压电宏纤维(macro fiber composite,简称MFC)换能效率高且变形能力强的优点,提出了一种MFC致动的柔性结构,建立了描述MFC动态偏置迟滞非线性的率相关双极性偏置PI(rate-dependent bipolar bias PI,简称RDBBPI)迟滞模型,并进行了前馈补偿控制研究。首先,针对MFC致动柔性结构的静态偏置迟滞特性,利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型描述系统的对称迟滞特性,并通过叠加死区算子来捕捉其双极性偏置特性,建立了MFC致动器的静态双极性偏置PI(bipolar bias PI,简称BBPI)模型;其次,确立迟滞环斜率与驱动信号速率之间的线性关系,得到描述MFC致动器动态迟滞特性的RDBBPI模型;最后,进行了实验验证。实验结果表明:所提出的RDBBPI模型能够很好地捕捉不同频率下MFC致动柔性结构的动态迟滞特性;在基于RDBBPI模型的前馈补偿下,MFC致动柔性梁构件的实测振动位移与期望跟踪位移基本重合,补偿后结构实测位移与期望轨迹之间的线性度误差为4.62%,证实了所提RDBBPI模型对MFC致动器驱动控制和位移跟踪精度的改善效果。 展开更多
关键词 压电宏纤维致动器 动态迟滞非线性 率相关 双极性偏置 前馈补偿
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面向结构形状控制的压电纤维复合薄膜驱动器布局方式与控制参数协同优化设计 被引量:7
17
作者 高仁璟 张莹 +3 位作者 赵剑 陈文炯 刘书田 仝立勇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第18期177-183,共7页
能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一... 能够根据工作环境改变翼面形状的自适应变形能力是未来航空、航天飞行器结构设计追求的重要目标。研究驱动器布局方式以及控制参数的设计技术是实现该目标的关键。以压电纤维复合薄膜(Macro fiber composites,MFC)作为驱动器,研究在一定数量的MFC驱动器条件下,通过驱动器布局与控制参数的协同设计,以实现类翼面平板结构具有理想形状的最优控制设计方法。以驱动器的铺设位置、铺设角度、层数、对称性以及控制电压为设计变量,以驱动器的击穿电压、铺设位置限制等为约束,建立多参数下的协同优化设计模型。数值算例以类机翼平板的弯曲、扭转、弯扭型面作为理想型面,以实际型面与理想型面在81个参考点位置的均方差为评价指标,设计获得弯曲、扭转和弯扭组合型面的均方差分别为9.977×10–5、4.394×10–4和5.308×10–4,实现了较高的变形控制精度。研究了驱动器数量对变形精度的影响,制作了具有6个驱动器的类翼面平板结构测试平台,仿真与试验结果高度吻合,从而验证了所提出的驱动器布局与控制电压协同优化设计模型的有效性和可行性。 展开更多
关键词 结构形状控制 压电纤维复合薄膜(Macro FIBER composites mfc) 驱动器布局 协同优化设计
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微生物燃料电池阳极材料的研究进展 被引量:3
18
作者 倪红军 卓露 +2 位作者 汪兴兴 吕帅帅 黄明宇 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第3期528-531,共4页
阳极材料作为产电微生物积聚和电子迁移的中间枢纽,其技术的发展对微生物燃料电池(MFC)性能改善至关重要。以传统基底材料为基础,分别从阳极材料表面改性和修饰角度,对MFC性能改善的作用机理和研究进展进行论述,归纳常见复合材料修饰类... 阳极材料作为产电微生物积聚和电子迁移的中间枢纽,其技术的发展对微生物燃料电池(MFC)性能改善至关重要。以传统基底材料为基础,分别从阳极材料表面改性和修饰角度,对MFC性能改善的作用机理和研究进展进行论述,归纳常见复合材料修饰类型,为开发高效的MFC阳极提供参考依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 阳极材料 改性 表面修饰 复合材料
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面向结构形状控制的驱动器结构参数与控制电压协同优化设计 被引量:4
19
作者 高仁璟 张莹 +1 位作者 吴书豪 刘书田 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1538-1546,共9页
飞机翼面结构形状的控制设计是提高飞机性能的关键技术。本文以压电纤维复合薄膜(Microfiber Composite,MFC)为驱动器,研究了协同优化设计MFC驱动器结构参数与控制电压以使飞机翼面结构具有理想形状的方法。以MFC的电极宽度、电极指间距... 飞机翼面结构形状的控制设计是提高飞机性能的关键技术。本文以压电纤维复合薄膜(Microfiber Composite,MFC)为驱动器,研究了协同优化设计MFC驱动器结构参数与控制电压以使飞机翼面结构具有理想形状的方法。以MFC的电极宽度、电极指间距、MFC厚度、压电陶瓷体积分数等驱动器结构参数以及控制电压为设计变量,以控制偏差最小为优化目标,以驱动器的击穿电压为约束,建立了驱动器结构参数与控制电压协同优化设计的模型;通过分析MFC驱动器结构参数对驱动性能的影响,给出了最优的驱动器结构参数;针对类似机翼翼面形状的平板扭转型面,给出了驱动器结构参数与控制电压协同的最优控制设计。设计结果表明:对于扭转变形,多个不同控制电压控制的型面均方差是相同控制电压控制均方差的45%,分析结果验证了本文所建立的协同优化设计方法的有效性。 展开更多
关键词 压电纤维复合薄膜 飞机翼面 协同优化 控制参数
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压电舵机动态迟滞建模与带有鲁棒干扰观测器的两自由度控制 被引量:4
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作者 张臻 辛峰 周克敏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期841-849,共9页
压电宏纤维复合材料(MFC)驱动的舵机具有功耗低、质量小以及可靠性高等优点,在无人飞行器领域有很大的应用潜力.压电材料的动态迟滞非线性会降低舵机的控制精度和稳定性,MFC柔性结构使舵机易受外扰影响.本文首先建立MFC舵机Hammerstein... 压电宏纤维复合材料(MFC)驱动的舵机具有功耗低、质量小以及可靠性高等优点,在无人飞行器领域有很大的应用潜力.压电材料的动态迟滞非线性会降低舵机的控制精度和稳定性,MFC柔性结构使舵机易受外扰影响.本文首先建立MFC舵机Hammerstein动态迟滞非线性模型,并设计了迟滞逆补偿器.针对模型不确定性和外扰影响,设计了带有鲁棒干扰观测器的二自由度控制器,保证在外扰和模型不确定性下控制系统的鲁棒性.MFC舵机控制实验结果表明,所设计的控制器具有良好的抗干扰性能和鲁棒性,较传统干扰观测器显著提高了控制性能. 展开更多
关键词 压电纤维复合材料(mfc) 迟滞非线性 鲁棒控制 干扰观测器
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