[实用新型]一种用实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种悬臂梁压电结构，特别涉及一种用实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构，属结构振动主动控制技术领域。

(二)背景技术

目前，众多文献中记载的压电结构阻尼控制采用的是典型控制模式——速度负反馈构成的闭环系统。本实用新型中用压电梁作为典型结构来解释典型控制模式及其原理，但该模式也适用于各种其他结构。

图1是众多文献采用的典型控制模式示意图，从图可见：

1、在梁1的下表面贴有一压电作动片2，上表面同一位置贴有同一尺寸的压电测量片3并后接运算放大器5和电阻4构成应变率传感器；这种作动器和传感器“同位”配置能保证接成

2、速度负反馈后的系统的稳定性。

2、压电应变率传感器输出u_s经增益g_s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。

典型控制模式所带来的缺点和不足有：

理论上阻尼比会随着回路增益g_sg_a而增大。但是，实验结果并非如此令人满意。随着g_sg_a的增大，系统却趋向于不稳定，产生高频或很低频的自激振动，而此前模态阻尼比增量还未达到期望的要求如0.1。

观察实测到的应变开环频响，发现与理论模型有显著不同：

1.相频特性：在共振区下落π/2后不久却恢复到接近于零。

2.幅频特性：在过共振区后并非以40db/oct斜率一直衰减下去，而是恢复到一个近似常量。

(三)发明内容

本实用新型的目的是提供一种用实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构，它克服了现有技术中的不足，而且设计巧妙，操作简单。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：见图2所示

本实用新型，一种用实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构，是由梁，压电作动片，压电测量片，电阻，运算放大器，增益g_s，增益g_a，增益g_c组成，其连接方式为：在悬臂梁的适当位置(位置的选取理论上不会有什么影响，最好不要取太靠近两端的位置)上下表面各贴压电测量片和压电作动片，两压电片的极化方向都沿着梁的厚度方向。在压电作动片后面接并联的电阻和运算放大器，于是两压电片，悬臂梁，并联的电阻和运算放大器一起构成了控制系统的一路传递函数。把与梁上的压电作动片和压电测量片相同的二个压电片贴在一个材料和厚度与梁基体相同的小基片上构成了“压电补偿片”，它的压电作动片与梁上的压电作动片受同样的激励，而压电测量片后接运放，其安排也与梁上的传感器一样。“压电补偿片”，并联的电阻和运算放大器，增益g_c构成了控制系统的补偿旁路。

其中，两压电片的厚度小于0.3毫米，面积小于3平方厘米。

其中，线性运算放大器及反馈电阻无特殊要求，购买市场通用产品即可。

其中，基片的材料和厚度与梁相同。

由于采用上述技术方案，本实用新型消除了压电作动片局部激励应变的反馈，从而使压电结构的数学模型又回归到理论模型中去。

(四)附图说明

图1本地速度负反馈控制阻尼的悬臂梁压电结构

图2实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构

其中图中符号说明如下：

1梁，2压电作动片，3压电测量片，4电阻，5运算放大器，6增益g_s，7增益g_a，8小基片，9压电作动片，10压电测量片，11电阻，12运算放大器，13增益g_c。

(五)具体实施方式

见图2所示，该实用新型说明如下：

本实用新型，一种用实物补偿法控制阻尼的悬臂梁压电结构，是由梁1，压电作动片2，压电测量片3，电阻4，运算放大器5，增益g_s6，增益g_a7，小基片8，压电作动片9，压电测量片10，电阻11，运算放大器12，增益g_c13组成。

它们的连接关系以及相关说明如下：

设置基体：取一个小基片8，该基片8的材料和厚度与梁1都相同。

设置作动片：把与梁1上的压电作动片2相同的压电作动片9贴在小基片8上，压电作动片9与梁1上的压电作动片2受同样的激励。