文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
圆柱壳压电能量采集及振动主动控制研究
姓名:李鑫
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:邹鸿生
2012-06-04
摘要俘能器是一种有曲率结构的压电俘能器。本文对圆柱壳压电能量采集及振动主动控制进行首先,分析了压电圆柱壳开路模态能量的空间分布特性,以及压电片大小对模态能量然后,建立了圆柱壳分布式压电俘能器模型,推导了圆柱壳在简谐激励情况下,压电片外部负载上的模态电流、模态电压、和模态功率表达式。压电俘能器是一种利用压电效应将振动能转换为电能的器件。振动现象大量存在于日常生产生活中,例如管道振动,机翼振动,人体运动等。本文基于管道系统模型,进行了圆柱壳压电俘能器的理论和实验研究,和传统的非曲率结构压电俘能器不同,圆柱壳压电了以下几个方面的研究:幅值的影响。另外,还分析了圆柱壳厚度、圆柱壳半径和压电片厚度对模态能量幅值的影响。再次,进行了圆柱壳模态识别实验,并实验验证了圆柱壳分布式压电俘能器模型。进行了压电能量采集电路设计与实验,推导了压电片输出电压经整理滤波电路后外接负载上的功率表达式,后端直流电可以驱动发光二极管品⒘粒詈蠖缘缛莺偷绯亟谐涞纾电池充电后可以驱动微马达振动。最后,进行了圆柱壳振动主动控制实验,运用正位置反馈控制器和共振控制器两种控制器进行控制,其中正位置反馈控制是正反馈控制,而共振控制是负反馈控制,实验分析了两种控制器的控制效果。关键词:压电,圆柱壳,模态能量,负载功率,能量采集电路,振动主动控制浙江大学硕士学位论文摘要
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一一筛匾詙∥扎蚝?瞤刀乃￡∥孑忆‰‰矿‰‰‰‰‰‰‰矿符号表应力分量;圆柱壳长度;膜应变和圆周方向弯曲应变产生的模态能量;届拉梅系数;曲率半径;应变分量;长度方向的转角;圆周方向的转角;杨氏模量;薄膜力;弯矩;薄膜刚度;弯曲刚度;位移分量,卢,圆柱壳质量密度;圆柱壳半径;圆柱壳厚度;压电片厚度;能量ノ唬篔膜应变产生的模态电压;长度方向弯曲应变产生的模态电压;圆周方向应弯曲变产生的模态电压;总的模态电压ノ唬篤膜应变产生的模态能量;长度方向弯曲应变产生的模态能量;圆周方向弯曲应变产生的模态能量;膜应变和长度方向弯曲应变产生的模态能量;长度方向弯曲应变和圆周方向弯曲应变产生的模态能量;总的模态能量ノ唬篔压电片电容ノ唬海;压电片介电常数ノ唬篎/,压电片面积;横向方向电场强度;横向方向电位移矢量;介电常数的倒数,模态函数;压电片中性层和圆柱壳中性层的距离;泊松比:;湛局葜荨历以。,『以见~咖浙江大学硕士学位论文
如乓洲‰¨一州州州㈣训%‰‰‰‰‰‰‰≯以谚巧吼￡￡脖庇賙横向方向模态控制力;圆柱壳模态参与因子;★压电片中性层和圆柱壳中性层的距离;外部作用力;空气阻尼比;应变率阻尼比;由逆压电效应产生的薄膜力;由逆压电效应产生的弯矩;压电片电极上的电荷量;外部等效负载值;外部负载上的电压压电电流源电流;时间常数;负载上电压幅值;负载上电流幅值;负载上功率幅值;负载上单一模态电压幅值;负载上单一模态电流幅值;负载上单一模态功率幅值;横向方向外力幅值;该记号与外力的乘积为模态力;压电常数;压电应力常数;压电应变常数;施加给作动器的电压;传感器的输出电压;控制器模态参与因子;圆柱壳阻尼比;控制器阻尼比;圆柱壳固有频率;控制器固有频率;有阻尼的固有频率;控制器增益;结构模态参与因子的幅值;控制器模态参与因子的幅值;模态函数里的相位差;负载上电压和激励力的相位差负载上电流和激励力的相位差一一浙江大学硕士学位论文符号表,。护犷嘶
第一章绪论课题研究的工程背景源建设集团公司和中国电力建设集团公司等大型国企,致力于我国能源资源的可持续开发机械工业、土木工程、航空航天工业、汽车工业、船舶工业、电子工业、化工产业等。其的事故乜H绾蜗穸越峁乖斐傻挠跋斐晌R桓銎惹行枰=饩龅奈侍狻3舜车亩能源危机是制约我国经济社会发展的主要因素之一,关系到国民经济的可持续发展和国家的经济安全,是我国的经济核心利益之一。随着资源的日益枯竭,我国经济发展正面临突出的困难,以矿产资源为主导产业的城市面临着资源枯竭后的产业转型困难,以能源消耗为基础的产业链条面临断裂的危险,以争夺能源为主要矛盾的局部战争时有发生。党中央、国务院高度重视能源的开发和利用,成立了国家能源委员会,并相继组建了中国能和利用。除了继续更加科学合理地开采煤矿、石油等传统化石能源以外,开发和利用新能源是解决我国乃至全球能源危机的重要途径,更是摆在科学家和工程师面前一项重要的战略课题。绿色能源是备受关注的新能源,绿色指不污染环境和不