[實用新型]一種飛機壁板結構振動半主動控制器

有效

• 申請號: 201420351812.6
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN203896224U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 李凱翔;龐彥賓
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;G05D19/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 高原

技術領域

本實用新型屬于對飛行時飛機壁板的振動實現振動抑制的技術，涉及一種飛機壁板結構振動半主動控制器。

背景技術

飛機飛行時，壁板結構會由于外部氣流或噪聲激勵產生振動。飛機壁板振動問題在飛機結構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。傳統被動控制方法通過布置阻尼材料降低結構振動水平，這些方法附加質量大，控制頻帶窄，低頻控制效果差。結構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，例如控制系統較為復雜，依賴于精確的結構模型，實現成本高，容易出現控制溢出的情況。同時，控制系統中的設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，例如航空航天結構的振動控制中表現得尤為明顯。

發明內容

本實用新型的目的：提供一種飛機壁板結構振動半主動控制器，克服傳統被動或主動控制方法的缺點。

本實用新型的技術方案：一種飛機壁板結構振動半主動控制器，其包括壓電片、電感、電阻、開關分支電路和開關控制器，其中壓電片、電感、電阻和開關分支電路串聯，所述開關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管串聯而成，第一二極管的導通方向與第一場效應管的寄生二極管導通方向相反，第二分支電路由第二二極管和第二場效應管串聯而成，第二二極管的導通方向與第二場效應管的寄生二極管導通方向相反，第一場效應管和第二場效應管的G腳連接到開關控制器。

所述壓電片粘帖在壁板結構表面動態應變較大處。

所述壓電片粘帖在結構固支或簡支邊界位置。

所述開關控制器包括輸入端、延時器、減法器、過零脈沖觸發器和輸出端，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器，過零脈沖觸發器的輸出端輸入到第一場效應管和第二場效應管的G腳上。

本實用新型的有益效果：本實用新型飛機壁板結構振動半主動控制器可通過粘貼在結構表面的壓電片將壁板振動的機械能轉化為儲存在壓電片上的電勢能，并最終通過熱能消耗掉，從而達到降低結構危險部位應力水平，降低壁板結構振動振幅，延長壁板使用壽命的目的。該型控制器克服了傳統被動方法附加質量大，低頻控制效果差的弱點，同時具有結構簡單，功耗低，易于實現的優點。

附圖說明

圖1是本實用新型飛機壁板結構振動半主動控制器電路圖；

圖2是開關控制器原理圖；

圖3是結構位移與電壓關系圖。

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-第一場效應管、7-第二場效應管、8-開關控制器、9-G腳、10-輸入端、11-延時器、12-減法器、13-過零脈沖觸發器、14-輸出端。

具體實施方式

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：

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。所述飛機壁板結構振動半主動控制器包括壓電片1、電感2、電阻3、開關分支電路和開關控制器8，所述壓電片1、電感2和電阻3串聯后與開關分支電路相連接，開關控制器8與開關分支電路相連。其中壓電片1、電感2、電阻3和開關分支電路串聯，所述開關分支電路有兩個分支，第一分支電路由第一二極管4和第一場效應管6串聯組成第一二極管4的導通方向與第一場效應管6的寄生二極管導通方向相反，第二分支電路由第二二極管5和第二場效應管7串聯組成第二二極管5的導通方向與第二場效應管7的寄生二極管導通方向相反，第一場效應管6和第二場效應管7的G腳9連接到開關控制器8。

本實用新型飛機壁板結構振動半主動控制器的組裝及工作原理如下：

1、將壓電片1粘貼在結構表面動態應變較大處，然后常溫下靜置24小時，確保粘貼劑徹底固化；

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＝100mH；

3、如圖2所示原理的開關控制器8，其輸入為電壓信號，此信號可為結構位移傳感器感應的位移電壓信號，也可為粘貼在飛機壁板表面的壓電片產生的電壓信號；延時器11所設定的延時時間一般小于結構振動周期的1/100,；過零脈沖觸發器13可在其輸入信號為零時發出一組±10V的脈沖信號，用來導通場效應管6和7，脈沖寬度為結構振動周期的1/10；

4、將如圖1所示振動半主動控制電路接入壓電片1上，當結構振動時，開關控制器8可在結構位移達到最大或最小值時，發出一個電壓脈沖信號用來同時導通場效應管6和場效應管7，由于二極管5和6的存在，同一時刻內，兩支分支電路只有一支處于導通狀態；