负电容分支电路压电分流阻尼特性研究

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1、2008年10月噪声与振动控制第5期文章编号：1006—1355(2008)05—0048—04负电容分支电路压电分流阻尼特性研究张文群，张萌，吴新跃(海军工程大学船舶与动力学院，武汉430033)摘要：在半主动压电分流阻尼技术中，采用不同形式的负电容分支电路时，系统具有不同的阻尼特性。将负电容半主动分支网络分为串联电容电阻支路和并联电容电阻支路，采用统一的频域特性方程。比较分析表明：串联方式中低频阻尼性能较好，而并联方式适合于高频使用，串／并联方式的结合使用可获得较宽频带的阻尼性能。同时还获得了串并联结构的优化参数。

2、关键词：振动与波；压电；阻尼；负电容；优化中图分类号：TB123，0482．41文献标识码：ADampingPerformanceofPiezoelectricShuntedSystemwithSeriesandParallelNegativeCapacitanceCircuitsZHANGWen—Qun，ZHANGMeng，删Xin—Yue(CollegeofShipandPower，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Insemi—acti

3、vepiezoelectricshunteddampingtechnology，systemdampingdependsontheformsofthenegativecapacitanceshuntedcircuits．Semi—activeshuntedcircuitswithnegativecapacitancecouldbedividedintoseriesnegative—capacitance／resistanceandparallelnegative—capacitance／resistance，andth

4、esamecharacteristicequationin~equencyregionwasemployed．Thedampingperformanceofdif-ferentshuntedconfigurationswasanalyzedandcompared．Itwasfoundthattheseriesformhadbetterdampingperformanceatlowandmiddlefrequency。whileparallelformwasbetterathighfrequency．Combinatio

5、nofthetwoformscouldprovidesbetterdampingperformanceinaquitebroadfrequency—band．Optimalparametersofdifferentformsofthecircuitswereobtained．Keywords：vibrationandwave；piezoelectric；damping；negativecapacitance；optimization压电元件具有机电相互转换的能力。在压电元响函数在采用负电容支路时将会获得最小值，而且件的

6、两极，通过外接合适的分流支路，可形成机电振其不存在频率依赖性，可获得较宽频带的阻尼特性。动阻尼器或吸能器。这种压电分流阻尼技术近几年Marcus等采用振动方程研究比较了串联负电容来得到极大的关注。该技术由Forward在1979年技术的阻尼特性，表明负电容电感电阻分流技术具最早提出J，Hagood和VonFlotow于1991年对其有最优的阻尼性能。Kim等研究了采用负电容电进行了里程碑式的定量分析，目前众多学者对此阻的压电分流阻尼噪声控制技术，表明这种技术对展开了研究。低频宽频带噪声抑制有明显效果。本文将从频响函在压

7、电分流阻尼技术的基础上，人们又发展了数出发，讨论串／并联负电容时的其表现出的不同阻半主动压电分流阻尼技术，在半主动分支电路压电尼特性，并进行参数优化。阻尼技术中，系统的被动阻尼特性可以根据反馈控1含负电容压电分流阻尼系统频域方制进行在线调整，从而得到在不同条件下的“最优”王任口I阻尼。半主动压电分流阻尼技术具有控制结构简单，不需要外界提供很大功率，又能获得多模态振动一质量块以压电堆支撑，质量块上施加简谐力抑制的技术。在半主动压电分流阻尼技术中，负电F(t)，压电堆的两极接有分支电路，压电堆可等效容分支电路的阻尼技术以其

8、电路结构简单，具有宽为一刚度为C。，的弹簧及有电压源与压电片电容频带振动抑制效果而引起关注。林志等采用传C。组成的电路，如图1所示。递函数法推导了简支梁的压电分流阻尼结构，其频假定作用于质量块的作用力只引起压电片纵向收稿日期：2007-12—10振动模式J，作用力方向与压电片极化方向一致，基金项目：国家自然科学基金项目：50605