一种飞机壁板结构振动半主动控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于对飞行时飞机壁板的振动实现振动抑制的技术，涉及一种飞机壁板结构振动半主动控制器。所述飞机壁板结构振动半主动控制器包括压电片、电感、电阻、开关分支电路和开关控制器。其中压电片、电感和电阻串联后与开关分支电路相连接，所述开关分支电路有两个分支，第一分支电路由第一二极管和第一场效应管组成，第二分支电路有第二二极管和第二场效应管组成，第一场效应管和第二场效应管的G脚连接到开关控制器。本实用新型克服了传统被动方法附加质量大，低频控制效果差的弱点，同时具有结构简单，功耗低，易于实现的优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于对飞行时飞机壁板的振动实现振动抑制的技术，涉及一种飞机壁 板结构振动半主动控制器。 一种飞机壁板结构振动半主动控制器
【背景技术】
[0002] 飞机飞行时，壁板结构会由于外部气流或噪声激励产生振动。飞机壁板振动问题 在飞机结构振动问题中占有很高的比例，严重影响和限制了飞机的使用。传统被动控制方 法通过布置阻尼材料降低结构振动水平，这些方法附加质量大，控制频带窄，低频控制效果 差。结构振动主动控制方法虽然控制频带宽，但是也存在一些不足之处，例如控制系统较为 复杂，依赖于精确的结构模型，实现成本高，容易出现控制溢出的情况。同时，控制系统中的 设备需要消耗大量的外界输入能量，这些不足之处在一些特殊场合，例如航空航天结构的 振动控制中表现得尤为明显。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的：提供一种飞机壁板结构振动半主动控制器，克服传统被动或 主动控制方法的缺点。
[0004] 本实用新型的技术方案：一种飞机壁板结构振动半主动控制器，其包括压电片、电 感、电阻、开关分支电路和开关控制器，其中压电片、电感、电阻和开关分支电路串联，所述 开关分支电路有两个分支，第一分支电路由第一二极管和第一场效应管串联而成，第一二 极管的导通方向与第一场效应管的寄生二极管导通方向相反，第二分支电路由第二二极管 和第二场效应管串联而成，第二二极管的导通方向与第二场效应管的寄生二极管导通方向 相反，第一场效应管和第二场效应管的G脚连接到开关控制器。
[0005] 所述压电片粘帖在壁板结构表面动态应变较大处。
[0006] 所述压电片粘帖在结构固支或简支边界位置。
[0007] 所述开关控制器包括输入端、延时器、减法器、过零脉冲触发器和输出端，其中输 入端一路输入延时器后再输入减法器，另一路直接输入减法器，从减法器输出的信号输入 过零脉冲触发器，过零脉冲触发器的输出端输入到第一场效应管和第二场效应管的G脚 上。
[0008] 本实用新型的有益效果：本实用新型飞机壁板结构振动半主动控制器可通过粘贴 在结构表面的压电片将壁板振动的机械能转化为储存在压电片上的电势能，并最终通过热 能消耗掉，从而达到降低结构危险部位应力水平，降低壁板结构振动振幅，延长壁板使用寿 命的目的。该型控制器克服了传统被动方法附加质量大，低频控制效果差的弱点，同时具有 结构简单，功耗低，易于实现的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本实用新型飞机壁板结构振动半主动控制器电路图；
[0010] 图2是开关控制器原理图；
[0011] 图3是结构位移与电压关系图。
[0012] 其中，1-压电片、2-电感、3-电阻、4-第一二极管、5-第二二极管、6-第一场效应 管、7-第二场效应管、8-开关控制器、9-G脚、10-输入端、11-延时器、12-减法器、13-过零 脉冲触发器、14-输出端。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明：
[0014] 请参阅图1，其为本实用新型飞机壁板振动控制的半主动控制器电路图。所述飞机 壁板结构振动半主动控制器包括压电片1、电感2、电阻3、开关分支电路和开关控制器8,所 述压电片1、电感2和电阻3串联后与开关分支电路相连接，开关控制器8与开关分支电路 相连。其中压电片1、电感2、电阻3和开关分支电路串联，所述开关分支电路有两个分支， 第一分支电路由第一二极管4和第一场效应管6串联组成第一二极管4的导通方向与第一 场效应管6的寄生二极管导通方向相反，第二分支电路由第二二极管5和第二场效应管7 串联组成第二二极管5的导通方向与第二场效应管7的寄生二极管导通方向相反，第一场 效应管6和第二场效应管7的G脚9连接到开关控制器8。
[0015] 本实用新型飞机壁板结构振动半主动控制器的组装及工作原理如下：
[0016] 1、将压电片1粘贴在结构表面动态应变较大处，然后常温下静置24小时，确保粘 贴剂彻底固化；
[0017] 2、搭建如图1所示的半主动控制电路，其中电阻R= 1Ω，电感L= lOOrnH;
[0018] 3、如图2所示原理的开关控制器8,其输入为电压信号，此信号可为结构位移传感 器感应的位移电压信号，也可为粘贴在飞机壁板表面的压电片产生的电压信号；延时器11 所设定的延时时间一般小于结构振动周期的1/100，；过零脉冲触发器13可在其输入信号 为零时发出一组±l〇V的脉冲信号，用来导通场效应管6和7,脉冲宽度为结构振动周期的 1/10 ；
[0019] 4、将如图1所示振动半主动控制电路接入压电片1上，当结构振动时，开关控制器 8可在结构位移达到最大或最小值时，发出一个电压脉冲信号用来同时导通场效应管6和 场效应管7,由于二极管5和6的存在，同一时刻内，两支分支电路只有一支处于导通状态；
[0020] 5、压电片1两端接入本实用新型后，可观测到压电元件电压与结构位移信号的关 系如图3所示，压电元件电压在结构位移达到最大或最小值时被反向，同时可观察到结构 振动幅值下降，实现结构振动抑制的目的。
[0021] 本实用新型飞机壁板结构振动半主动控制器可通过粘贴在结构表面的压电片将 壁板振动的机械能转化为储存在压电片上的电势能，并最终通过热能消耗掉，从而达到降 低结构危险部位应力水平，降低壁板结构振动振幅，延长壁板使用寿命的目的。该型控制器 克服了传统被动方法附加质量大，低频控制效果差的弱点，同时具有结构简单，功耗低，易 于实现的优点。
【权利要求】
1. 一种飞机壁板结构振动半主动控制器，其特征在于：包括压电片（1)、电感（2)、电阻 (3)、开关分支电路和开关控制器（8)，其中压电片（1)、电感（2)、电阻（3)和开关分支电路 串联，所述开关分支电路有两个分支，第一分支电路由第一二极管（4)和第一场效应管（6) 串联而成，第一二极管（4)的导通方向与第一场效应管（6)的寄生二极管导通方向相反，第 二分支电路由第二二极管（5)和第二场效应管（7)串联而成，第二二极管（5)的导通方向 与第二场效应管（7)的寄生二极管导通方向相反，第一场效应管（6)和第二场效应管（7) 的G脚连接到开关控制器（8)。
2. 根据权利要求1所述的飞机壁板结构振动半主动控制器，其特征在于：所述压电片 (1)粘帖在壁板结构表面动态应变较大处。
3. 根据权利要求2所述的飞机壁板结构振动半主动控制器，其特征在于：所述压电片 (1)粘帖在结构固支或简支边界位置。
4. 根据权利要求1所述的飞机壁板结构振动半主动控制器，其特征在于：所述开关控 制器包括输入端（10)、延时器（11)、减法器（12)、过零脉冲触发器（13)和输出端（14)，其 中输入端（10) -路输入延时器（11)后再输入减法器（11)，另一路直接输入减法器（11)， 从减法器输出的信号输入过零脉冲触发器（13)，过零脉冲触发器（13)的输出端（14)输入 到第一场效应管（6)和第二场效应管（7)的G脚（9)上。
【文档编号】G05D19/02GK203896224SQ201420351812
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】李凯翔, 庞彦宾 申请人:中国飞机强度研究所