压电馈能式半主动液压阻尼器研究
发布时间：2023-11-25 02:12
压电陶瓷以其出力大、响应快、无电磁干扰、能耗低、易于控制等优势而被广泛用于航空航天/机械/汽车/建筑等领域。近年来，随着对压电材料应用研究的深入与扩展，一些基于压电材料的新理论和新技术得到了进一步的发展与推广应用。在分析、总结国内外相关技术的研究进展及应用现状的基础上，本文提出了一种基于压电振动能量回收技术的新型压电馈能式半主动液压阻尼器。利用压电发电、压电驱动与控制、液压振动控制等相关技术，通过压电材料回收振动能量发电，并将其用于驱动压电阻尼阀调节系统阻尼，从而实现自供能的振动抑制。 分析压电馈能式半主动液压阻尼器的原理及其系统构成，并提出了两种实现方案。针对压电晶片馈能式半主动液压阻尼器的结构方案，采用理论研究、仿真分析及试验验证等方法，对其阻尼调节与控制单元、发电单元、电能提取与存储单元等进行了相关的研究与探索。具体研究内容如下： 1、分析了压电馈能式半主动液压阻尼器的研究背景、特点及应用前景，并对其所涉及的压电发电技术、压电驱动与控制技术、液压振动控制技术等的国内外研究现状以及三者之间的技术融合情况进行了研究与总结。 2、结合工程流体力学、压电学等相关理论，研究了压电馈能式半主...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 与本文研究内容相关领域的研究现状
1.2.1 基于压电材料的振动能量回收技术
1.2.2 压电驱动技术与液压技术在振动控制领域中的应用
1.3 本文研究的主要内容
第2章 压电馈能式半主动液压阻尼器原理与建模
2.1 压电馈能式半主动液压阻尼器原理
2.2 实现方案与能量分析
2.2.1 实现方案分析
2.2.2 能耗与发电量的关系分析
2.3 阻尼阀形式的选择与分析
2.3.1 常用流体阻尼结构的形式及其机理
2.3.2 压电液压阻尼器阻尼阀形式选择及其阻尼力计算
2.4 压电液压作动器
2.4.1 压电驱动原理
2.4.2 压电液压作动器原理与建模
2.5 压电液压阻尼器建模
2.6 本章小结
第3章 压电液压阻尼器仿真研究及其控制算法实现
3.1 AMESim 仿真环境
3.2 压电液压作动器的 AMESim 建模与仿真
3.2.1 压电液压作动器的 AMESim 模型与响应特性
3.2.2 压电叠堆长度、面积对压电液压作动器的输出位移的影响
3.2.3 驱动叠堆长度、面积对压电液压作动器最大驱动力的影响
3.3 压电液压阻尼器减振系统的建模与仿真
3.3.1 控制系统设计
3.3.2 振动控制系统的 AMESim 建模
3.3.3 仿真结果分析
3.4 振动控制系统控制算法的实现
3.4.1 控制系统的实现方案
3.4.2 面向 DSP 的 simulink 算法模型的建立
3.4.3 控制算法的 DSP 代码自动生成与下载
3.5 本章小结
第4章 压电发电单元及其输出特性
4.1 压电能量回收基本理论
4.1.1 压电材料与压电效应
4.1.2 压电方程及相关参数
4.2 压电发电单元的理论建模
4.3 压电发电单元的电压输出特性分析
4.3.1 两振子直接串/并联下的压电发电单元输出特性
4.3.2 两振子分别整流再串/并联下的压电发电单元输出特性
4.4 试验测试
4.5 本章小结
第5章 电能提取与存储单元设计及试验
5.1 同步开关能量回收（SSHI）技术
5.1.1 SSHI 技术原理
5.1.2 SSHI 电荷转移过程的数学描述
5.1.3 SSHI 系统的输出
5.2 基于 SSHI 技术的电能提取与存储单元硬件系统设计
5.2.1 电能提取与存储单元的实现
5.2.2 开关控制模块的实现
5.3 软件系统设计
5.3.1 开发调试环境简介
5.3.2 程序设计
5.4 电能提取与存储单元的试验测试
5.4.1 试验系统的搭建
5.4.2 实验系统的调试与结果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
本文编号：3867065
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 与本文研究内容相关领域的研究现状
1.2.1 基于压电材料的振动能量回收技术
1.2.2 压电驱动技术与液压技术在振动控制领域中的应用
1.3 本文研究的主要内容
第2章 压电馈能式半主动液压阻尼器原理与建模
2.1 压电馈能式半主动液压阻尼器原理
2.2 实现方案与能量分析
2.2.1 实现方案分析
2.2.2 能耗与发电量的关系分析
2.3 阻尼阀形式的选择与分析
2.3.1 常用流体阻尼结构的形式及其机理
2.3.2 压电液压阻尼器阻尼阀形式选择及其阻尼力计算
2.4 压电液压作动器
2.4.1 压电驱动原理
2.4.2 压电液压作动器原理与建模
2.5 压电液压阻尼器建模
2.6 本章小结
第3章 压电液压阻尼器仿真研究及其控制算法实现
3.1 AMESim 仿真环境
3.2 压电液压作动器的 AMESim 建模与仿真
3.2.1 压电液压作动器的 AMESim 模型与响应特性
3.2.2 压电叠堆长度、面积对压电液压作动器的输出位移的影响
3.2.3 驱动叠堆长度、面积对压电液压作动器最大驱动力的影响
3.3 压电液压阻尼器减振系统的建模与仿真
3.3.1 控制系统设计
3.3.2 振动控制系统的 AMESim 建模
3.3.3 仿真结果分析
3.4 振动控制系统控制算法的实现
3.4.1 控制系统的实现方案
3.4.2 面向 DSP 的 simulink 算法模型的建立
3.4.3 控制算法的 DSP 代码自动生成与下载
3.5 本章小结
第4章 压电发电单元及其输出特性
4.1 压电能量回收基本理论
4.1.1 压电材料与压电效应
4.1.2 压电方程及相关参数
4.2 压电发电单元的理论建模
4.3 压电发电单元的电压输出特性分析
4.3.1 两振子直接串/并联下的压电发电单元输出特性
4.3.2 两振子分别整流再串/并联下的压电发电单元输出特性
4.4 试验测试
4.5 本章小结
第5章 电能提取与存储单元设计及试验
5.1 同步开关能量回收（SSHI）技术
5.1.1 SSHI 技术原理
5.1.2 SSHI 电荷转移过程的数学描述
5.1.3 SSHI 系统的输出
5.2 基于 SSHI 技术的电能提取与存储单元硬件系统设计
5.2.1 电能提取与存储单元的实现
5.2.2 开关控制模块的实现
5.3 软件系统设计
5.3.1 开发调试环境简介
5.3.2 程序设计
5.4 电能提取与存储单元的试验测试
5.4.1 试验系统的搭建
5.4.2 实验系统的调试与结果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
本文编号：3867065
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