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基于机电耦合方程近似解的低频电磁激振器谐波控制
1
作者
张旭飞
王硕
+1 位作者
马杰
曹承乾
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期329-336,共8页
针对大行程低频电磁激振器非线性参数导致输出振动信号严重波形失真问题,在建立激振器机电耦合模型及等效传递函数分析基础上,对输出振动信号进行基于传递函数的初步谐波补偿控制。通过计算表征激振器非线性特性机电耦合方程对应的输出...
针对大行程低频电磁激振器非线性参数导致输出振动信号严重波形失真问题,在建立激振器机电耦合模型及等效传递函数分析基础上,对输出振动信号进行基于传递函数的初步谐波补偿控制。通过计算表征激振器非线性特性机电耦合方程对应的输出振动位移一次及二次近似解,得到在输入信号叠加的准确谐波补偿控制量,进而实现对输出信号波形失真的高精度补偿控制。仿真分析及实验测试结果表明:基于传递函数及近似解的控制方法可在整个频率范围对输出信号谐波进行有效补偿,0.1 Hz对应的加速度失真度由传递函数控制前的22.81%降低为4.5%,一次及二次近似解控制进一步降低为4.42%及1.78%,基于二次近似解的谐波控制方法具有更高的控制精度。
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关键词
低频电磁激振器
谐波控制
机电耦合方程
振动位移近似解
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职称材料
智能可展结构概念研究
2
作者
阎绍泽
陈洪彬
+1 位作者
申永胜
李海阳
《导弹与航天运载技术》
北大核心
2002年第3期42-46,共5页
传统可展结构在太空环境下运行时难以调节其自身动力学性能 ,现引入智能元件 ,构成可自适应改善性能的可展结构。智能可展结构包括定刚度的普通杆件、机械式主动杆和智能主动杆。给出了一种智能可展结构的理论模型。通过一可展结构算例...
传统可展结构在太空环境下运行时难以调节其自身动力学性能 ,现引入智能元件 ,构成可自适应改善性能的可展结构。智能可展结构包括定刚度的普通杆件、机械式主动杆和智能主动杆。给出了一种智能可展结构的理论模型。通过一可展结构算例考察了改善其性能的必要性 ,并对空间智能可展结构的应用方向进行了分析。
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关键词
可展结构
机电耦合方程
智能结构
空间飞行器
动力学模型
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职称材料
准零刚度驱动式压电低频振动能量采集方法
被引量：
2
3
作者
陈婷婷
王凯
+1 位作者
成利
周加喜
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2156-2167,共12页
如何高效且经济环保地为数以万计的传感器网络节点供电,是物联网快速发展和大范围应用的瓶颈性难题.将振动能转换为电能以实现传感器自供电是物联网传感器网络节点供能的潜在方案.但是,环境振动中低频成分占比较大,而传统振动能量采集...
如何高效且经济环保地为数以万计的传感器网络节点供电,是物联网快速发展和大范围应用的瓶颈性难题.将振动能转换为电能以实现传感器自供电是物联网传感器网络节点供能的潜在方案.但是,环境振动中低频成分占比较大,而传统振动能量采集方法较难实现低频(<10 Hz)振动能量的高效转化,这限制了振动能量采集技术在物联网领域的大范围应用.文章提出了一种准零刚度驱动式压电振动能量采集装置,可将环境、人体及部分机械设备的低频振动能量高效地转化为电能.首先利用能量法得到压电俘能单元的机电耦合方程,并用谐波平衡法获得系统动力学及电学响应的解析表达式,同时对比了数值解与解析表达式的结果;进一步探究了阻尼比、激励幅值等参数对动力学响应及电学输出的影响.最后加工制备了准零刚度驱动式压电振动能量采集装置样机,搭建了实验平台,测试了系统的动力学响应与电学输出,验证了理论结果的正确性.研究结果显示当频率为2.5 Hz时,准零刚度驱动式压电振动能量采集装置中单个能量转化单元的最大峰值电压达到25 V.文章提出的准零刚度压电能量采集装置有望克服传统共振型压电能量采集装置能量采集频带依赖于能量采集系统固有频率以及多稳态能量采集器需要跨越势垒而难以实现超低频小幅值能量俘获的难题,进一步夯实振动能量采集理论,为超低频小振幅振动能量的高效采集提供新思路.
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关键词
低频振动
准零刚度
能量采集
机电耦合方程
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职称材料
题名
基于机电耦合方程近似解的低频电磁激振器谐波控制
1
作者
张旭飞
王硕
马杰
曹承乾
机构
太原理工大学机械与运载工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期329-336,共8页
基金
国家自然科学基金(52375544)
山西省基础研究计划(202203021211152)项目资助。
文摘
针对大行程低频电磁激振器非线性参数导致输出振动信号严重波形失真问题,在建立激振器机电耦合模型及等效传递函数分析基础上,对输出振动信号进行基于传递函数的初步谐波补偿控制。通过计算表征激振器非线性特性机电耦合方程对应的输出振动位移一次及二次近似解,得到在输入信号叠加的准确谐波补偿控制量,进而实现对输出信号波形失真的高精度补偿控制。仿真分析及实验测试结果表明:基于传递函数及近似解的控制方法可在整个频率范围对输出信号谐波进行有效补偿,0.1 Hz对应的加速度失真度由传递函数控制前的22.81%降低为4.5%,一次及二次近似解控制进一步降低为4.42%及1.78%,基于二次近似解的谐波控制方法具有更高的控制精度。
关键词
低频电磁激振器
谐波控制
机电耦合方程
振动位移近似解
Keywords
low-frequency electromagnetic vibrator
harmonic control
electromechanical coupling equation
vibration displacement approximate solution
分类号
TH71 [机械工程—测试计量技术及仪器]
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职称材料
题名
智能可展结构概念研究
2
作者
阎绍泽
陈洪彬
申永胜
李海阳
机构
清华大学精密仪器与机械学系
北京宇航系统工程设计部
出处
《导弹与航天运载技术》
北大核心
2002年第3期42-46,共5页
基金
国家自然科学基金 (5 990 5 0 16)
清华大学机械工程学院重点基金
国家航天 863高技术项目 (863 -2 -2 -4 -2 )
文摘
传统可展结构在太空环境下运行时难以调节其自身动力学性能 ,现引入智能元件 ,构成可自适应改善性能的可展结构。智能可展结构包括定刚度的普通杆件、机械式主动杆和智能主动杆。给出了一种智能可展结构的理论模型。通过一可展结构算例考察了改善其性能的必要性 ,并对空间智能可展结构的应用方向进行了分析。
关键词
可展结构
机电耦合方程
智能结构
空间飞行器
动力学模型
Keywords
Deployable structure,Electromechanicalcoupling equation,Intelligent structure.
分类号
V414 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
准零刚度驱动式压电低频振动能量采集方法
被引量：
2
3
作者
陈婷婷
王凯
成利
周加喜
机构
湖南大学机械与运载工程学院
香港理工大学机械工程系
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2156-2167,共12页
基金
国家自然科学基金(12272129,12002122和12122206)
香江学者计划(XJ2022012)资助项目.
文摘
如何高效且经济环保地为数以万计的传感器网络节点供电,是物联网快速发展和大范围应用的瓶颈性难题.将振动能转换为电能以实现传感器自供电是物联网传感器网络节点供能的潜在方案.但是,环境振动中低频成分占比较大,而传统振动能量采集方法较难实现低频(<10 Hz)振动能量的高效转化,这限制了振动能量采集技术在物联网领域的大范围应用.文章提出了一种准零刚度驱动式压电振动能量采集装置,可将环境、人体及部分机械设备的低频振动能量高效地转化为电能.首先利用能量法得到压电俘能单元的机电耦合方程,并用谐波平衡法获得系统动力学及电学响应的解析表达式,同时对比了数值解与解析表达式的结果;进一步探究了阻尼比、激励幅值等参数对动力学响应及电学输出的影响.最后加工制备了准零刚度驱动式压电振动能量采集装置样机,搭建了实验平台,测试了系统的动力学响应与电学输出,验证了理论结果的正确性.研究结果显示当频率为2.5 Hz时,准零刚度驱动式压电振动能量采集装置中单个能量转化单元的最大峰值电压达到25 V.文章提出的准零刚度压电能量采集装置有望克服传统共振型压电能量采集装置能量采集频带依赖于能量采集系统固有频率以及多稳态能量采集器需要跨越势垒而难以实现超低频小幅值能量俘获的难题,进一步夯实振动能量采集理论,为超低频小振幅振动能量的高效采集提供新思路.
关键词
低频振动
准零刚度
能量采集
机电耦合方程
Keywords
low-frequency vibration
quasi-zero stiffness
energy harvesting
electromechanical coupling equation
分类号
O313 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于机电耦合方程近似解的低频电磁激振器谐波控制
张旭飞
王硕
马杰
曹承乾
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
智能可展结构概念研究
阎绍泽
陈洪彬
申永胜
李海阳
《导弹与航天运载技术》
北大核心
2002
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
准零刚度驱动式压电低频振动能量采集方法
陈婷婷
王凯
成利
周加喜
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
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