阐述国内外现有压电陶瓷技术的研究与应用情况,针对目前振动能量采集研究状况进行分析,指出其研究前景主要集中在非线性振动能量采集器、接口电路和采集装置的实用化等方面,解析压电陶瓷电能捕获的原理。系统的讲述了不同发电模式和压电振子结构对于电能捕获效率的影响,对当前研究人员在不同支撑结构和不同振子几何形状的压电能捕获做详细论述,重点讨论了悬臂梁、简支梁、钹形三种支撑结构和矩形、三角形、梯形三种不同形状的压电振子的电能捕获情况。指出压电陶瓷在微能源器件自供电、智能可穿戴设备、与旋转机械相结合实现供能以及高频宽振动等方面是研究发展前景。

文章主要对压电驱动器的Maxwell滑动模型进行改进,并利用改进后的Maxwell滑动模型对压电陶瓷驱动器固有的非对称型迟滞现象进行研究。利用传统Maxwell滑动模型在不同方向的速度差异,通过一个可修改的速度阈值参数,建立不同的弹簧滑块结构来描述对应的曲线,将传统的并联结构简化为串联结构,避免了在求解过程中的参数耦合问题,并且让模型有了可以描述非对称迟滞曲线的能力,同时使用该串联结构将模型参数的求解过程变为一个参数的最优化问题,简化了系统的求解过程。实验结果表明,改进型Maxwell滑动模型的输出曲线可以有效模拟压电陶瓷驱动器的响应曲线。

为了有效抑制柔性平面3-RRR并联机器人柔性杆件的弹性变形,针对现有动力学模型复杂,不易求解,控制器设计困难等问题。考虑刚柔耦合效应及两端集中转动惯量对柔性中间连杆的作用,确定柔性中间连杆的边界条件为两端铰支并计算其振型函数。考虑柔性中间连杆的主要振动模态及系统惯性力和耦合力的影响,在保证精度的基础上建立系统简单实用的动力学模型。将所建动力学模型分析结果与有限元分析软件(ANSYS)及模态试验结果对比,结果表明,所建立动力学模型能够有效反映柔性平面3-RRR并联机器人的主要振动模态,并能充分反映惯性力和耦合力对柔性中间连杆动力学模型及模态特性的影响,同时此模型由于动态参数较少,方便依托动力学模型为基础的控制方案实施。