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作为智能制造业的核心分支——精密仪器与设备的发展也异常迅速,呈现出智能化、整合化和精细化的趋势,在航空航天、土木工程、轨道交通、海洋工程等领域都有着巨大的潜在需求。但由于精密仪器的服役环境要求极高,要求平台必备出色的隔振性能。一旦环境振动超过其允许值就会导致诸如加工精度下降、测试误差、产品失效,甚至会对仪器和设备造成损坏,后果难以预计。压电叠堆作为压电智能材料之一,兼具体小质轻出力大、控制频段广、控制精度高等优点适用于低频和微振的控制。因此,本文研制了基于压电叠堆作动原理的主动隔振器件,并在此基础上开发了模拟精密隔振试验系统,从振动加速度传递率方面进行试验分析与研究。本文主要内容如下:(1)压电叠堆的力学模型及性能研究压电叠堆由多层微米级别的PZT薄片沿极轴向胶叠成块,考虑其极化厚度方向的d33效应推导出一维压电方程,采用有限元仿真对压电叠堆输出位移的影响因子进行验证。通过空载状态及约束状态下的输出分析,计算压电叠堆等效刚度,研究压电叠堆的静/动载作用下的力学模型。(2)梁板结构的有限元建模及模型降阶ANSYS有限元建模选用适当的单元可在保证分析精度的同时初步简化模型并降低模型单元及自由度数量,采用Guyan减缩法消除结构副自由度实现模型缩聚。并采用H2范数对模型进一步降阶,按照对应模态对振型的贡献值实现模型降阶。通过对比降阶完成前后的幅频响应曲线及振动响应时程曲线,以及对钢板结构进行模态测试试验,验证有限元建模及降阶的正确性。(3)MCS主动控制策略的设计与应用基于MATLAB/Simulink编译MCS算法,构建状态观测器以通关固定位置响应观察结构整体状态可以实现状态控制,并验证MCS算法全局渐近稳定的。采用10100 Hz频段正弦激励及白噪声激励下,研究MCS控制算法追踪性能来表明MCS控制系统具备良好的追踪性及鲁棒性,实现良好的隔振效果。(4)压电主动隔振器的研制与试验研制可用于精密隔振的压电主动隔振器件,并以此为基础发开软硬件,搭建了以dSPACE为控制核心的模拟精密隔振试验系统,进行了刚性支撑、被动隔振、主动隔振的试验研究证明采用MCS控制的压电叠堆主动隔振可加速度幅值的有效衰减。