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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林金益
研究生(外文):Jin-Yih Lin
論文名稱:含壓電片層板之最佳化變形控制分析
論文名稱(外文):Analysis of Optimized Deformation Control with Piezoelectric
指導教授:翁政義翁政義引用關係
指導教授(外文):Cheng-I Weng
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1996
畢業學年度:84
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:壓電性最佳化直接控制
外文關鍵詞:PiezoelectricOptimumdirect control
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壓電性(piezoelectric)為一種機電能量互換的現象,此一現象最早是
在1880年由Pierre Curie及Jacques Curie兄弟所發現。由於壓電材料本
身具有壓電性的特性,直接壓電效應(direct piezoelectric effect)和
逆壓電效應(converse piezoelectric effect) ,直接壓電效應為當機械
應力加於一壓電材料時,材料的兩端會伴隨著產生一個與應力大小成比例
的電壓值,根據此一特性,壓電材料已被廣泛的用於各種轉換器的設計上
,相反的,逆壓電效應能在外加給壓電材料電壓時,會有應力、應變產生
,所以可將其應用於致動器的設計上。而由於壓電材料同時具有做感知器
及致動器的功能,所以可以同時由壓電材料感知結構的情況,又可用壓電
材料來控制結構的反應,因此利用壓電材料在結構的設計上具有自我偵測
、自我致動能力的智慧系統 (smart system),所以壓電結構已普遍被運
用在航太、飛機、衛星等方面。本文即針對一複合層板上下各貼一層壓電
陶瓷的結構,考慮壓電效應中應變場和電場的耦合關係,以機電耦合的壓
電理論為基礎,並以能描述結構整體彎矩效應的三維不相稱模組(
incompatible modes)而發展出的有限單元法程式針對如此的一個結構在
不同的邊界限制及不同形態的負荷之下探討當撓度發生時,壓電片因應變
的發生而感知電壓,並利用反算法決定致動器的外在電壓,使結構的撓度
降到最小,而達到變形控制的目的,並探討不同的最佳化方法的優劣。根
據該等結果,並提出一個直接控制法則。由此研究中發現對一複合層板上
下各貼一層壓電陶瓷的結構而言,在受熱負荷時,雖在不同邊界限制下,
皆能以最佳化方法求得一最佳外加致動器電壓,使結構撓度降到令人相當
滿意的結果,亦可求得一個數學控制法則,達到直接控制的目的。

Because of the special material properties, the direct pie-
zoelectric effect and the converse piezoelectric effect, piezo-
electric material can be used as sensors or actuators. The con-
cept of using a network of piezoelectric sensors and actuators
to form a self-monitoring and self-controlling "smart system"
has recently drawn considerable interest. Consider a composite
plate containing piezoceramics on both upper and bottom
surface. Based on the piezoelectricity with consideration for
the coupling between the strain field and the electric field, a
finite element formulation is developed. An eight-node three-
dimensional brick element is used, and three- dimensional
incompatible modes are introduced to take into ac- count the
bending behavior of the structure. This study uses this code to
analyze the response of the structure subjected to different
boudary conditions and loading conditions. As the sensor
electrical output is known, an inverse method is imple- mented
to determine the voltage that should be applied to the actuator
to reduce the deflection to a minimum. This study in- cludes
different optimization method in the inverse analysis, and
provides a model of direct control. The results of this study
show that the deflections resul- ting from thermal loading
could be reduced from the inverse analysis. An active control
algorithm could be obtained based on enough analytical data.
The optimum voltage of actuator is easy to determine from the
control algorithm.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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