一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于對飛行時飛機壁板的振動實現(xiàn)振動抑制的技術(shù),涉及一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器。所述飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器包括壓電片、電感、電阻、開關(guān)分支電路和開關(guān)控制器。其中壓電片、電感和電阻串聯(lián)后與開關(guān)分支電路相連接,所述開關(guān)分支電路有兩個分支,第一分支電路由第一二極管和第一場效應(yīng)管組成,第二分支電路有第二二極管和第二場效應(yīng)管組成,第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管的G腳連接到開關(guān)控制器。本實用新型克服了傳統(tǒng)被動方法附加質(zhì)量大,低頻控制效果差的弱點,同時具有結(jié)構(gòu)簡單,功耗低,易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于對飛行時飛機壁板的振動實現(xiàn)振動抑制的技術(shù),涉及一種飛機壁 板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器。 一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器
【背景技術(shù)】
[0002] 飛機飛行時,壁板結(jié)構(gòu)會由于外部氣流或噪聲激勵產(chǎn)生振動。飛機壁板振動問題 在飛機結(jié)構(gòu)振動問題中占有很高的比例,嚴重影響和限制了飛機的使用。傳統(tǒng)被動控制方 法通過布置阻尼材料降低結(jié)構(gòu)振動水平,這些方法附加質(zhì)量大,控制頻帶窄,低頻控制效果 差。結(jié)構(gòu)振動主動控制方法雖然控制頻帶寬,但是也存在一些不足之處,例如控制系統(tǒng)較為 復(fù)雜,依賴于精確的結(jié)構(gòu)模型,實現(xiàn)成本高,容易出現(xiàn)控制溢出的情況。同時,控制系統(tǒng)中的 設(shè)備需要消耗大量的外界輸入能量,這些不足之處在一些特殊場合,例如航空航天結(jié)構(gòu)的 振動控制中表現(xiàn)得尤為明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的:提供一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,克服傳統(tǒng)被動或 主動控制方法的缺點。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案:一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,其包括壓電片、電 感、電阻、開關(guān)分支電路和開關(guān)控制器,其中壓電片、電感、電阻和開關(guān)分支電路串聯(lián),所述 開關(guān)分支電路有兩個分支,第一分支電路由第一二極管和第一場效應(yīng)管串聯(lián)而成,第一二 極管的導(dǎo)通方向與第一場效應(yīng)管的寄生二極管導(dǎo)通方向相反,第二分支電路由第二二極管 和第二場效應(yīng)管串聯(lián)而成,第二二極管的導(dǎo)通方向與第二場效應(yīng)管的寄生二極管導(dǎo)通方向 相反,第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管的G腳連接到開關(guān)控制器。
[0005] 所述壓電片粘帖在壁板結(jié)構(gòu)表面動態(tài)應(yīng)變較大處。
[0006] 所述壓電片粘帖在結(jié)構(gòu)固支或簡支邊界位置。
[0007] 所述開關(guān)控制器包括輸入端、延時器、減法器、過零脈沖觸發(fā)器和輸出端,其中輸 入端一路輸入延時器后再輸入減法器,另一路直接輸入減法器,從減法器輸出的信號輸入 過零脈沖觸發(fā)器,過零脈沖觸發(fā)器的輸出端輸入到第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管的G腳 上。
[0008] 本實用新型的有益效果:本實用新型飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器可通過粘貼 在結(jié)構(gòu)表面的壓電片將壁板振動的機械能轉(zhuǎn)化為儲存在壓電片上的電勢能,并最終通過熱 能消耗掉,從而達到降低結(jié)構(gòu)危險部位應(yīng)力水平,降低壁板結(jié)構(gòu)振動振幅,延長壁板使用壽 命的目的。該型控制器克服了傳統(tǒng)被動方法附加質(zhì)量大,低頻控制效果差的弱點,同時具有 結(jié)構(gòu)簡單,功耗低,易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器電路圖;
[0010] 圖2是開關(guān)控制器原理圖;
[0011] 圖3是結(jié)構(gòu)位移與電壓關(guān)系圖。
[0012] 其中,1-壓電片、2-電感、3-電阻、4-第一二極管、5-第二二極管、6-第一場效應(yīng) 管、7-第二場效應(yīng)管、8-開關(guān)控制器、9-G腳、10-輸入端、11-延時器、12-減法器、13-過零 脈沖觸發(fā)器、14-輸出端。
【具體實施方式】
[0013] 下面通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0014] 請參閱圖1,其為本實用新型飛機壁板振動控制的半主動控制器電路圖。所述飛機 壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器包括壓電片1、電感2、電阻3、開關(guān)分支電路和開關(guān)控制器8,所 述壓電片1、電感2和電阻3串聯(lián)后與開關(guān)分支電路相連接,開關(guān)控制器8與開關(guān)分支電路 相連。其中壓電片1、電感2、電阻3和開關(guān)分支電路串聯(lián),所述開關(guān)分支電路有兩個分支, 第一分支電路由第一二極管4和第一場效應(yīng)管6串聯(lián)組成第一二極管4的導(dǎo)通方向與第一 場效應(yīng)管6的寄生二極管導(dǎo)通方向相反,第二分支電路由第二二極管5和第二場效應(yīng)管7 串聯(lián)組成第二二極管5的導(dǎo)通方向與第二場效應(yīng)管7的寄生二極管導(dǎo)通方向相反,第一場 效應(yīng)管6和第二場效應(yīng)管7的G腳9連接到開關(guān)控制器8。
[0015] 本實用新型飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器的組裝及工作原理如下:
[0016] 1、將壓電片1粘貼在結(jié)構(gòu)表面動態(tài)應(yīng)變較大處,然后常溫下靜置24小時,確保粘 貼劑徹底固化;
[0017] 2、搭建如圖1所示的半主動控制電路,其中電阻R= 1Ω,電感L= lOOrnH;
[0018] 3、如圖2所示原理的開關(guān)控制器8,其輸入為電壓信號,此信號可為結(jié)構(gòu)位移傳感 器感應(yīng)的位移電壓信號,也可為粘貼在飛機壁板表面的壓電片產(chǎn)生的電壓信號;延時器11 所設(shè)定的延時時間一般小于結(jié)構(gòu)振動周期的1/100,;過零脈沖觸發(fā)器13可在其輸入信號 為零時發(fā)出一組±l〇V的脈沖信號,用來導(dǎo)通場效應(yīng)管6和7,脈沖寬度為結(jié)構(gòu)振動周期的 1/10 ;
[0019] 4、將如圖1所示振動半主動控制電路接入壓電片1上,當(dāng)結(jié)構(gòu)振動時,開關(guān)控制器 8可在結(jié)構(gòu)位移達到最大或最小值時,發(fā)出一個電壓脈沖信號用來同時導(dǎo)通場效應(yīng)管6和 場效應(yīng)管7,由于二極管5和6的存在,同一時刻內(nèi),兩支分支電路只有一支處于導(dǎo)通狀態(tài);
[0020] 5、壓電片1兩端接入本實用新型后,可觀測到壓電元件電壓與結(jié)構(gòu)位移信號的關(guān) 系如圖3所示,壓電元件電壓在結(jié)構(gòu)位移達到最大或最小值時被反向,同時可觀察到結(jié)構(gòu) 振動幅值下降,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動抑制的目的。
[0021] 本實用新型飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器可通過粘貼在結(jié)構(gòu)表面的壓電片將 壁板振動的機械能轉(zhuǎn)化為儲存在壓電片上的電勢能,并最終通過熱能消耗掉,從而達到降 低結(jié)構(gòu)危險部位應(yīng)力水平,降低壁板結(jié)構(gòu)振動振幅,延長壁板使用壽命的目的。該型控制器 克服了傳統(tǒng)被動方法附加質(zhì)量大,低頻控制效果差的弱點,同時具有結(jié)構(gòu)簡單,功耗低,易 于實現(xiàn)的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1. 一種飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,其特征在于:包括壓電片(1)、電感(2)、電阻 (3)、開關(guān)分支電路和開關(guān)控制器(8),其中壓電片(1)、電感(2)、電阻(3)和開關(guān)分支電路 串聯(lián),所述開關(guān)分支電路有兩個分支,第一分支電路由第一二極管(4)和第一場效應(yīng)管(6) 串聯(lián)而成,第一二極管(4)的導(dǎo)通方向與第一場效應(yīng)管(6)的寄生二極管導(dǎo)通方向相反,第 二分支電路由第二二極管(5)和第二場效應(yīng)管(7)串聯(lián)而成,第二二極管(5)的導(dǎo)通方向 與第二場效應(yīng)管(7)的寄生二極管導(dǎo)通方向相反,第一場效應(yīng)管(6)和第二場效應(yīng)管(7) 的G腳連接到開關(guān)控制器(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,其特征在于:所述壓電片 (1)粘帖在壁板結(jié)構(gòu)表面動態(tài)應(yīng)變較大處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,其特征在于:所述壓電片 (1)粘帖在結(jié)構(gòu)固支或簡支邊界位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制器,其特征在于:所述開關(guān)控 制器包括輸入端(10)、延時器(11)、減法器(12)、過零脈沖觸發(fā)器(13)和輸出端(14),其 中輸入端(10) -路輸入延時器(11)后再輸入減法器(11),另一路直接輸入減法器(11), 從減法器輸出的信號輸入過零脈沖觸發(fā)器(13),過零脈沖觸發(fā)器(13)的輸出端(14)輸入 到第一場效應(yīng)管(6)和第二場效應(yīng)管(7)的G腳(9)上。
【文檔編號】G05D19/02GK203896224SQ201420351812
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】李凱翔, 龐彥賓 申請人:中國飛機強度研究所