光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2014年
10期
2715-2724
,共10页
王志%曹玉岩%周超%范磊%张丽敏
王誌%曹玉巖%週超%範磊%張麗敏
왕지%조옥암%주초%범뢰%장려민
智能反射面%柔性压电反射面%经典层合板理论%虚功原理%静态形状控制%Lagrange乘子法
智能反射麵%柔性壓電反射麵%經典層閤闆理論%虛功原理%靜態形狀控製%Lagrange乘子法
지능반사면%유성압전반사면%경전층합판이론%허공원리%정태형상공제%Lagrange승자법
piezoelectric smart reflector%flexible piezoelectric reflector%Kirchhoff classical laminated theory%virtual work theory%static shape control%Lagrange multiplier
建立了柔性压电智能反射面系统的有限元模型和优化控制模型,给出了结构力学建模和形状控制方法以及相应的优化算法.首先,将蜂窝夹层结构的压电智能反射面等效为多层复合板;基于Kirchhoff假设和经典层合板理论,根据虚功原理推导了柔性压电智能反射面的有限元方程;采用蜂窝等效理论计算了反射面蜂窝夹芯等效弹性模量,有限元模型中的单元为四节点四边形压电板单元,每个作动器单元中引入额外的电势自由度.然后,根据建立的有限元方程,推导了反射面变形均方根误差与作动器控制电压的关系式;以均方根误差最小为优化目标,建立了柔性压电智能发射面的静态形状控制优化模型;采用Lagrange乘子法处理了压电作动器工作电压的限制.最后,用提出的方法分析已有模型并验证建模方法.以600mm口径的平面柔性智能反射面为例,验证了采用压电陶瓷贴片对反射面静态形状控制的可行性及优化算法有效性.仿真结果表明:通过控制压电陶瓷贴片作动器,可以使反射面的静态形状误差减小97％以上,而且作动器的控制电压均在极限电压范围内.
建立瞭柔性壓電智能反射麵繫統的有限元模型和優化控製模型,給齣瞭結構力學建模和形狀控製方法以及相應的優化算法.首先,將蜂窩夾層結構的壓電智能反射麵等效為多層複閤闆;基于Kirchhoff假設和經典層閤闆理論,根據虛功原理推導瞭柔性壓電智能反射麵的有限元方程;採用蜂窩等效理論計算瞭反射麵蜂窩夾芯等效彈性模量,有限元模型中的單元為四節點四邊形壓電闆單元,每箇作動器單元中引入額外的電勢自由度.然後,根據建立的有限元方程,推導瞭反射麵變形均方根誤差與作動器控製電壓的關繫式;以均方根誤差最小為優化目標,建立瞭柔性壓電智能髮射麵的靜態形狀控製優化模型;採用Lagrange乘子法處理瞭壓電作動器工作電壓的限製.最後,用提齣的方法分析已有模型併驗證建模方法.以600mm口徑的平麵柔性智能反射麵為例,驗證瞭採用壓電陶瓷貼片對反射麵靜態形狀控製的可行性及優化算法有效性.倣真結果錶明:通過控製壓電陶瓷貼片作動器,可以使反射麵的靜態形狀誤差減小97％以上,而且作動器的控製電壓均在極限電壓範圍內.
건립료유성압전지능반사면계통적유한원모형화우화공제모형,급출료결구역학건모화형상공제방법이급상응적우화산법.수선,장봉와협층결구적압전지능반사면등효위다층복합판;기우Kirchhoff가설화경전층합판이론,근거허공원리추도료유성압전지능반사면적유한원방정;채용봉와등효이론계산료반사면봉와협심등효탄성모량,유한원모형중적단원위사절점사변형압전판단원,매개작동기단원중인입액외적전세자유도.연후,근거건립적유한원방정,추도료반사면변형균방근오차여작동기공제전압적관계식;이균방근오차최소위우화목표,건립료유성압전지능발사면적정태형상공제우화모형;채용Lagrange승자법처리료압전작동기공작전압적한제.최후,용제출적방법분석이유모형병험증건모방법.이600mm구경적평면유성지능반사면위례,험증료채용압전도자첩편대반사면정태형상공제적가행성급우화산법유효성.방진결과표명:통과공제압전도자첩편작동기,가이사반사면적정태형상오차감소97％이상,이차작동기적공제전압균재겁한전압범위내.
