The invention discloses a structure drive based on the inverse flexoelectric effect, which comprises a controlled structure with a number of actuators arranged above the controlled structure, and the actuators are in turn a line electrode, a flexoelectric layer and an electrode layer from top to bottom; a non-uniform electric field is generated in the flexoelectric layer through an external voltage; and the invention also discloses an inverse flexoelectric effect based on the inverse flexoelectric effect. The method of the invention can analyze the problem, calculate the optimal position of each actuator, and realize the optimal control of intelligent structure. It can calculate the optimum position and arrange in combination, improve the driving effect of the structure, make full use of the potential of the actuator, prolong the service life of the actuator, and has better practical value and reliability.
【技术实现步骤摘要】
一种基于逆挠电效应的结构驱动及其优化控制方法
本专利技术涉及智能控制领域,包含被控结构的主动控制和作动器最优位置求解两个方面,具体是指一种基于逆挠电效应的结构驱动及其优化控制方法。
技术介绍
智能结构具有体积小、响应快、变形大等特点,可实现结构的传感、振动控制、噪声控制与稳定性控制等。在航空航天、机械电子、生物医学等领域具有重要的应用。基于挠电效应的作动控制在近些年开始受到关注。其原理是利用挠电材料中的力电耦合特性实现电-力转换,通过施加电信号产生控制力,从而对结构进行驱动或控制。目前比较常见的方法是通过在整个被驱动结构上铺设挠电层,在挠电层中施加非均匀电场,进行驱动控制。然而,由于非均匀电场相对集中,绝大部分挠电材料中逆挠电效应非常微弱,使得整体铺设挠电材料这种方法不够经济。采用独立的作动器模式更有利于节省挠电材料,缩减成本。同时,基于逆挠电效应的作动器容易产生较为强烈的应力集中现象,这就限制了挠电层上所能施加的电压,以保证挠电作动器的使用寿命。但是受限的控制电压会反过来会影响作动效果,使作动效果不能达到要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题,公开了一种基于逆挠电效应的结构驱动,采用多个作动器共同作用的方法来实现控制目标,可以有效避免应力集中现象,解决现有技术中应力集中现象;本专利技术还公开了结构驱动优化控制方法,确定各作动器的最优位置,实现智能结构的优化控制。本专利技术是这样实现的:一种基于逆挠电效应的结构驱动,包括被控制结构,被控制结构上方设置有若干作动器,作动器自上而下依次为线电极、挠电层、电极层;本专利技术的作动器为挠电作动器;通过 ...
【技术保护点】
1.一种基于逆挠电效应的结构驱动,包括被控制结构(1),其特征在于,所述的被控制结构(1)上方设置有若干作动器(2),作动器(2)自上而下依次为线电极(3)、挠电层(4)、电极层(5);通过外加电压(6)在挠电层(4)中产生非均匀电场;若干作动器(2)的挠电层(4)的总宽度小于等于被控制结构(1)的长度a;即需满足下述公式:
【技术特征摘要】
1.一种基于逆挠电效应的结构驱动,包括被控制结构(1),其特征在于,所述的被控制结构(1)上方设置有若干作动器(2),作动器(2)自上而下依次为线电极(3)、挠电层(4)、电极层(5);通过外加电压(6)在挠电层(4)中产生非均匀电场;若干作动器(2)的挠电层(4)的总宽度小于等于被控制结构(1)的长度a;即需满足下述公式:式中,a,b,h分别为被控制结构的长宽高;挠电层的宽度为作动器个数记为n。2.根据权利要求1所述的一种基于逆挠电效应的结构驱动,其特征在于,所述的作动器(2)采用胶粘的方式固定于被控制结构(1)上表面。3.根据权利要求1所述的一种基于逆挠电效应的结构驱动,其特征在于,所述的被控制结构(1)的形状包括矩形、圆形或者椭圆形壳体。4.根据权利要求1所述的一种基于逆挠电效应的结构驱动,其特征在于,挠电层(4)为具有挠电特性的工程材料,通过在在线电极(3)与电极层(5)之间施加有作动电压(6)的方式,在挠电层(4)中产生非均匀电场。5.根据权利要求1~4任一所述的基于逆挠电效应的结构驱动的优化控制方法,其特征在于,方法如下:步骤一:设定被控制结构(1)的长宽高分别为a,b,h;挠电层(4)的宽度为厚度为挠电系数记为π12;线电极(3)的半径为R;作动电压(6)设为作动器参数中下标()i为作动器个数记为n,作动器个数不限,但需满足步骤二:在控制电压作用下,位于位置的第i个作动器中可产生如下电势:式中...
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