兵工学报
兵工學報
병공학보
ACTA ARMAMENTARII
2014年
8期
1258-1266
,共9页
航空器结构与设计%预压缩压电双晶片%驱动器%增大角位移%刚柔耦合%拉格朗日方程
航空器結構與設計%預壓縮壓電雙晶片%驅動器%增大角位移%剛柔耦閤%拉格朗日方程
항공기결구여설계%예압축압전쌍정편%구동기%증대각위이%강유우합%랍격랑일방정
aircraft structure and design%pre-compression piezoelectric bimorph%actuator%output angular displacement%rigid-flexible coupling%Lagrange equation
为了进一步增大压电双晶片驱动器的输出角位移,基于轴向预压缩增大压电双晶片输出转角和力矩的方法,提出一种带有连杆机构的压电双晶片驱动器.对驱动器建立了端部带有扭簧的静力学数值模型,以及端部带有微小舵面的刚柔耦合拉格朗日动力学方程及有限元模型.所得的数值结果和有限元结果总体符合程度较好,静力学结果表明:带有连杆机构的轴向预压缩(PBP)驱动器较原PBP驱动器输出角位移增大了4倍以上,最大输出转角可达到26.3°,而输出转矩随之缩小.动力学结果给出了驱动器机构内部能量的传输及分配特性,以文中舵面作为驱动对象,驱动器平均输出角速度达到2 000°/s,控制带宽达到30 Hz,明显优于普通伺服舵机.该角位移增大PBP驱动器的设计和仿真研究可为以大位移、小输出力矩、高控制带宽为特征的微小型飞行器舵机的研制提供理论参考依据.
為瞭進一步增大壓電雙晶片驅動器的輸齣角位移,基于軸嚮預壓縮增大壓電雙晶片輸齣轉角和力矩的方法,提齣一種帶有連桿機構的壓電雙晶片驅動器.對驅動器建立瞭耑部帶有扭簧的靜力學數值模型,以及耑部帶有微小舵麵的剛柔耦閤拉格朗日動力學方程及有限元模型.所得的數值結果和有限元結果總體符閤程度較好,靜力學結果錶明:帶有連桿機構的軸嚮預壓縮(PBP)驅動器較原PBP驅動器輸齣角位移增大瞭4倍以上,最大輸齣轉角可達到26.3°,而輸齣轉矩隨之縮小.動力學結果給齣瞭驅動器機構內部能量的傳輸及分配特性,以文中舵麵作為驅動對象,驅動器平均輸齣角速度達到2 000°/s,控製帶寬達到30 Hz,明顯優于普通伺服舵機.該角位移增大PBP驅動器的設計和倣真研究可為以大位移、小輸齣力矩、高控製帶寬為特徵的微小型飛行器舵機的研製提供理論參攷依據.
위료진일보증대압전쌍정편구동기적수출각위이,기우축향예압축증대압전쌍정편수출전각화력구적방법,제출일충대유련간궤구적압전쌍정편구동기.대구동기건립료단부대유뉴황적정역학수치모형,이급단부대유미소타면적강유우합랍격랑일동역학방정급유한원모형.소득적수치결과화유한원결과총체부합정도교호,정역학결과표명:대유련간궤구적축향예압축(PBP)구동기교원PBP구동기수출각위이증대료4배이상,최대수출전각가체도26.3°,이수출전구수지축소.동역학결과급출료구동기궤구내부능량적전수급분배특성,이문중타면작위구동대상,구동기평균수출각속도체도2 000°/s,공제대관체도30 Hz,명현우우보통사복타궤.해각위이증대PBP구동기적설계화방진연구가위이대위이、소수출력구、고공제대관위특정적미소형비행기타궤적연제제공이론삼고의거.
