[实用新型]一种基于分布式压电作动器振动主动控制电路优化结构

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种基于分布式压电作动器振动主动控制电路优化结构，包括通过该电路优化结构的应用显著提高压电作动器在振动主动控制的效果和效率，属于结构振动主动控制领域。 

二、背景技术

近几十年来，随着科学技术的发展和需要，各种结构的振动条件日益复杂与严酷，如何有效与准确的进行结构振动主动控制成为众多文献关注的一个热点，其中，压电作动器在结构振动主动控制领域的应用极大的鼓舞了主动振动控制研究者，相比于传统的激振器与振动台，压电作动器体积小，重量轻，能够直接进行机电信号的转换，并且可大量分布与集成，能够满足绝大部分结构材料的振动主动控制要求，但是对于复杂振动条件，比如高马赫柔性结构体飞行过程中的受迫振动，压电作动器在控制效果与控制效率上仍然需要提升。 

本实用新型拟用压电梁结构作为典型结构来解释基于分布式压电作动器的振动主动控制优化电路的应用，但本实用新型同样适用于其他结构，特别是航空航天大型柔性结构体等。图1是众多文献采用的典型的压电作动器控制示意图，其中，1’梁；2’作动片；3’测量片；4’、5’电阻；6’运算放大器；7’增益g_s；8’增益g_a。 

从图可见： 

a、在梁1的下表面贴有一压电作动片2，上表面相应位置贴有同一尺寸的压电测量片3经一大电阻4后接电阻5和运算放大器6构成压电应变传感器(压电片可作测量片与作动片用)； 

b、压电应变传感器输出电压u_s经微分放大器g_ss后与外激励电压u_e相减，经功放增益g_a后激励压电作动片构成闭环控制系统。 

图2所示是压电作动器作动器分布的简易图，一般工程试验上采用的将会是许多压电作动器集成的激励结构，由1，2，3...等多组压电作动器集合而成的振动激励系统，而每组压电作动器则是由上面表面两片压电片构成。 

三、实用新型内容

(1)目的：本实用新型的目的是提供一种基于分布式压电作动器振动主动控制电路优化结构，它能够方便地改变压电作动器的极向，克服了传统作动器无法激励复杂振动的困难，是一种可广泛应用于实践的分布式压电作动器主动控制的优化结构。 

(2)技术方案： 

见图3，一种基于分布式压电作动器振动主动控制电路优化结构，它由第一压电作动器1、第二压电作动器2、第三压电作动器3、第四压电作动器4至第十压电作动器10，第一电路结构A、第二电路结构B和压电梁C组成，它们之间的位置连接关系是：第一压电作动器1、第二压电作动器2、第三压电作动器3、第四压电作动器4至第十压电作动器10，通过电线连接第一电路结构A、第二电路结构B和压电梁C； 

所述第一压电作动器1、第二压电作动器2、第三压电作动器3、第四压电作动器4至第十压电作动器10，分别是由压电梁上下表面两片压电作动片组成，压电作动片由陶瓷压电材料制成，形状为矩形； 

所述压电梁C是振动控制的对象，它通过上下表面粘贴的压电作动片进行振动控制； 

所述第一电路结构A、第二电路结构B是电路优化结构的主要组成部分之一，它是由电路板，接插件组成的能够通过调换插件进行电路变换并提供回路电压的装置，它可以变为电路箱结构，它通过电线与压电作动片正负极连接共同组成基于分布式压电作动器振动主动控制优化结构； 

其中附图中省略了功放，电源等；并且根据需要可以增减压电作动片与相应电路结构组的数量，其中第一电路结构A、第二电路结构B可以引线出来如图3中所示与1，2，3……等分布式压电作动器连接，并且可以通过旋钮等方式改变电路结构电压方向，如此第一压电作动器1、第二压电作动器2、第三压电作动器3、第四压电作动器4……第十压电作动器10、第一电路结构A、第二电路结构B与连接线等就构成了简易的基于分布式激励的主动控制优化电路结构，加上省略的功放、电源与SD仪器，能够对压电梁进行振动主动控制的优化。 

其中，压电作动片厚度不要超过0.3毫米，面积不要超过3平方厘米； 

其中功放、电路结构等可以以满足功能为要求购买市场通用即可或自己制作。 

根据压电作动片的压电效应，得知可以通过改变电压方向的方式来改变应机械应力的方向，那么在复杂振动过程中，为了进行更精确的主动振动模态控制，可以构建如图3所示振动主动控制电路，其中省略了阻尼控制和放大环节：