基于层叠式pvdf作动器的混合隔振器的设计与特性研究

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1、中图分类号：TB535+.1论文编号：102870115-S197学科分类号：082501硕士学位论文基于层叠式PVDF作动器的混合隔振器的设计与特性研究研究生姓名高俊学科、专业飞行器设计研究方向主被动混合隔振指导教师裘进浩教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringDesignandCharacteristicsA

2、nalysisofHybridIsolatorBasedonLaminatedPVDFActuatorAThesisinFlightVehicleDesignbyJunGaoAdvisedbyProf.JinhaoQiuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：III基于层叠式PVDF作动器的混合隔振器的设计与特性研究摘要机载精密仪器承担着导航、控制、检测、通信等重要任务，是飞行器正常工作的必要保障，但是在飞行器飞行过程中，这些

4、仪器却不可避免承受各种振动扰动，影响其正常工作。因此，必须采取措施将振动隔离。单纯被动隔振方法与单纯主动隔振方法均具有自身不足，为了高效改善机载精密仪器的振动环境，需要有效结合主动隔振和被动隔振二者优势，发展主被动混合隔振技术。考虑到橡胶元件优异的刚度与阻尼特性，选用橡胶元件作为混合隔振器的被动元件。在详尽研究了压电材料的工作机理的基础上，利用PVDF压电薄膜设计了一种层叠式PVDF作动器。该作动器具有厚度小、质量轻、柔性高等优点，在文中被用作混合隔振器的主动元件。将橡胶元件和层叠式PVDF作动器串联，设计

5、了一种主被动混合隔振器。利用振动测试的方法测定了其被动特性，同时利用仿真的方法讨论了各个元件对混合隔振器被动性能的影响。在讨论了各种反馈方法对主被动混合隔振器性能的影响后，本文又比较了比例反馈控制方法和Bang-Bang控制的优缺点，在此基础上设计了一种改进的Bang-Bang控制方法。然后本文通过实验的方法，验证了文中所设计的混合隔振方案的有效性。实验结果表明，主被动混合隔振能够比被动隔振取得更好的隔振效果，在系统的共振区混合隔振的优势最为明显；实验结果同时表明，改进的Bang-Bang控制方法与比例反馈

6、控制方法相比具有更好的控制效果。本文的最后提出了一种三方向混合隔振器的初步设计方案，作为未来继续研究的基础。关键词：橡胶，压电材料，层叠式PVDF作动器，主被动，混合隔振器，控制方法基金资助：国家重点基础研究发展规划(973计划，No.2015CB057500)国家自然科学基金项目（51375228）；航空基金（20131552025）；江苏省青年基金（BK20130791）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（NE2015001）；江苏高校优势学科建设工程资助项目。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验

7、室完成。IV南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTAirborneprecisioninstrumentsundertakethetasksofnavigation,control,detectionandcommunication,whichareverynecessarytoensureaircraftworkingoodcondition.Buttheinevitablevibrationdisturbancesareaffectingthenormalrunningoftheseinstrum

8、ents.Soitisessentialtotakemeasurestoisolatethevibration.Purepassivevibrationisolationmethodandpureactiveisolationmethodbothhavetheirownshortcomings.Inordertoimprovethevibrationenvironmentofairborneprecisionin