国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置及控制方法

      文檔序號:7301186閱讀:158來源:國知局
      專利名稱:熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置及控制方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明的熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置及控制方法屬于流場主動控制領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      合成射流是近幾年來發(fā)展起來的一種高新的流場主動控制技術(shù),它具有無需流體輸送、凈質(zhì)量為零,工作時只需電能、容易實現(xiàn)電參數(shù)控制,損耗小等優(yōu)點。另外,由于微驅(qū)動器是MEMS器件,所以可以集成加工在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,實現(xiàn)實時在線控制。它可以滿足未來先進戰(zhàn)斗機或空天飛行器高速高機動性的要求,飛機隱形技術(shù)發(fā)展的要求,對微型飛行器的極低雷諾數(shù)流場進行控制;還可以進一步在艦船、汽車以及流體機械等領(lǐng)域得以推廣應用;同時它還在電子器件的降溫冷卻顯示出了很好的應用前景。但是它也存在一些缺陷驅(qū)動能力較弱,射流的速度不高,難以穿透超音速流場;以分布式陣列方式布置的數(shù)量眾多的驅(qū)動器必然帶來復雜的動力和信號布線問題,從而導致了驅(qū)動器與流體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)集成的困難并額外增加了結(jié)構(gòu)(飛行器)重量。另外,目前合成射流流場控制基本上采用開環(huán)控制,而實際流場控制中希望得到一個有效的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于研制一種能夠?qū)崿F(xiàn)動力自給,無需復雜的動力和信號布線的外部電源,能夠?qū)崿F(xiàn)有效閉環(huán)控制的,結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能可靠、驅(qū)動能力強的熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器。
      實現(xiàn)上述目的的熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器,包括熱電電源連接于DC-DC電源變換電路的輸入;其輸出分別連接于升壓變壓器前置電路的輸入、高性能微控制器的輸入和全橋驅(qū)動電路的輸入。升壓變壓器前置電路的輸出連接于高頻升壓變壓器升壓電路的輸入端,其輸出經(jīng)整流濾波電路連于橋式逆變電路的輸入,其輸出經(jīng)濾波電路分別連接于變頻控制閉環(huán)反饋電路的輸入和壓電-金屬復合材料(Cymbal型)合成射流驅(qū)動器的輸入。合成射流驅(qū)動器工作產(chǎn)生射流,射流狀態(tài)經(jīng)傳感測量模塊轉(zhuǎn)換成電信號。此傳感測量模塊的輸出和變頻控制反饋電路的輸出同時連接于高性能微控制器的輸入,高性能微控制器的輸出連于全橋驅(qū)動電路的輸入,其輸出與橋式逆變電路的輸入連接。
      壓電復合材料(PCM)所具有的壓電相和基體相的功能耦合乘積效應和各相異性特征,使得PCM具明顯優(yōu)于普通壓電材料的性能,在智能材料結(jié)構(gòu)中獲得廣泛應用。本發(fā)明的壓電-金屬復合材料采用壓電陶瓷(PZT)-金屬復合材料(Cymbal型)結(jié)構(gòu)來制作合成射流驅(qū)動器振動隔膜,以提高合成射流驅(qū)動器的驅(qū)動能力。這種復合材料結(jié)構(gòu)屬于3-0型復合模式,由于充分綜合了d31和d33的性能而具有較大的驅(qū)動力。此外,這種材料加工制作相對較為簡單,便于集成于合成射流驅(qū)動器中。
      本發(fā)明利用熱電發(fā)電是將熱能轉(zhuǎn)變成電能的一種新型供電方式,它利用飛行器與空氣摩擦產(chǎn)生的熱量以及發(fā)動機的余熱來發(fā)電,不但解決了整個系統(tǒng)的能源自給問題,無需外部輸入電源,避免了復雜的動力布線和信號布線問題,而且還能在一定程度上對結(jié)構(gòu)起到散熱作用,利于結(jié)構(gòu)降溫,可謂一舉兩得。另外,熱電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,體積很小便于與微驅(qū)動器和微傳感器集成。


      本發(fā)明的熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置如圖1所示,包括熱電電源1,DC-DC電源變換電路2,升壓變壓器前置電路3,高頻升壓變壓器升壓電路4,整流濾波電路5,高性能微控制器6(如單片機、DSP等),全橋驅(qū)動電路7,全橋逆變電路8,變頻控制閉環(huán)反饋電路9,濾波電路10,壓電-金屬復合材料(Cymbal型)合成射流微驅(qū)動器11,基于流場參數(shù)測試的自主式傳感模塊12。
      具體實施例方式
      下面根據(jù)圖1敘述本發(fā)明的工作原理和方式熱電電源1作為整個系統(tǒng)的電源,輸出直流電壓,該直流電壓經(jīng)過DC-DC電源變換電路2穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換,為微控制器控制模塊6提供紋波很小的+5V電源,以及為升壓變壓器前置模塊3和全橋驅(qū)動模塊7提供穩(wěn)定的+15V電源。升壓變壓器前置模塊3的作用是將+15V直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻的交流電壓(20k-200kHz)作為升壓變壓器電路4的初級輸入電壓,這樣就可以使用體積很小的高頻變壓器(如壓電變壓器、繞線式高頻變壓器),大大減小了整個結(jié)構(gòu)的體積和重量,同時也減小了后續(xù)整流濾波的體積。高頻升壓變壓器模塊4將+15V電壓升到合成射流微驅(qū)動器所需的高壓,經(jīng)過整流濾波模塊5整流成紋波電壓很小的直流高壓作為橋式逆變電路模塊8的輸入電壓。
      控制模塊6采用高性能微控制器結(jié)合脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM,SHE-PWM等)來控制橋式逆變電路8中開關(guān)管的導通和關(guān)斷,全橋驅(qū)動電路7將微控制器輸出的控制電平轉(zhuǎn)換成能使開關(guān)管導通所需的電壓。全橋逆變電路8按照控制器6的控制方式開通和關(guān)斷開關(guān)管,將高壓直流逆變成高壓交流脈沖。濾波電路10將此高壓交流脈沖濾波成純凈的正弦波,這對壓電-金屬復合材料振動隔膜來說是很重要的。同時對于某一特定頻率和幅值的輸出電壓,通過變頻控制閉環(huán)反饋電路9將輸出交流正弦電壓反饋回微控制器,調(diào)整逆變器的輸出,減小輸出電壓波形的失真,實現(xiàn)閉環(huán)控制。
      壓電-金屬復合材料(Cymbal型)微驅(qū)動器11包括Cymbal型壓電-金屬振動隔膜和微驅(qū)動器腔體。振動隔膜上粘有壓電陶瓷片,濾波后得到的純正的高壓正弦波直接加在壓電陶瓷片上,使隔膜產(chǎn)生周期性的振動,從而將微驅(qū)動器腔體內(nèi)的流體周期性地通過開在微驅(qū)動器腔體上的縫隙或小孔噴出、吸入,并在縫隙或小孔處產(chǎn)生連續(xù)不斷地向外擴展的一系列非定常渦對或渦環(huán),即合成射流。在出口處的渦形成區(qū)利用流場測試傳感模塊12采集流場參數(shù),并將結(jié)果送回微控制器,微控制器根據(jù)流場特性采取相應的控制方案,改變控制輸出,最終使合成射流按照實際要求工作,實現(xiàn)閉環(huán)控制。
      權(quán)利要求
      1.一種熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置,其特征在于,包括熱電電源(1)連接于DC-DC電源變換電路(2)的輸入,其輸出分別連接于升壓變壓器前置電路(3)的輸入,高性能微控制器(6)的輸入和全橋驅(qū)動電路(7)的輸入,升壓變壓器前置電路(3)的輸出連于高頻升壓變壓器升壓電路(4)的輸入,其輸出經(jīng)整流濾波電路(5)連于橋式逆變電路(8)的輸入,其輸出經(jīng)濾波電路(10)分別連接于變頻控制閉環(huán)反饋電路(9)的輸入和壓電-金屬復合材料合成射流驅(qū)動器(11)的輸入,合成射流驅(qū)動器(11)工作產(chǎn)生射流,射流狀態(tài)經(jīng)傳感測量模塊(12)轉(zhuǎn)換成電信號,此傳感測量模塊(12)的輸出和變頻控制閉環(huán)反饋電路(9)的輸出同時連接于高性能微控制器(6)的輸入,其輸出連于全橋驅(qū)動電路(7)的輸入,其輸出與橋式逆變電路(8)的輸入連接。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電式合成射流微驅(qū)動器裝置,其特征在于壓電-金屬復合材料合成射流微驅(qū)動器(11)采用的是集成了壓電陶瓷片的壓電-金屬復合材料(Cymbal型)制作振動隔膜。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電式合成射流微驅(qū)動器裝置,其特征在于熱電式合成射流微驅(qū)動器裝置的動力由熱電電源(1)利用熱電轉(zhuǎn)換效應提供。
      4.一種熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置的控制方法,其特征在于利用高性能微控制器作為其控制核心,并采用脈寬調(diào)制方式(SPWM、SHE-PWM)控制全橋式逆變電路中開關(guān)管的導通與關(guān)斷,實現(xiàn)對微驅(qū)動器驅(qū)動信號的電壓與頻率控制,從而實現(xiàn)對驅(qū)動器產(chǎn)生的合成射流進行控制。
      5.一種熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置的控制方法,其特征在于采用基于射流形成的渦特性的自主式傳感,并送回微控制器形成閉環(huán)反饋控制。
      全文摘要
      一種熱電式合成射流壓電微驅(qū)動器裝置及控制方法,屬流場主動控制領(lǐng)域。其裝置包括熱電電源(1),DC-DC電源變換電路(2),升壓變壓器前置電路(3),高頻升壓變壓器升壓電路(4),整流濾波電路(5),高性能微控制器(6),全橋驅(qū)動電路(7),全橋式逆變電路(8),變頻控制閉環(huán)反饋電路(9),濾波電路(10),壓電-金屬復合材料合成射流微驅(qū)動器(11),傳感測量模塊(12)。其控制方法采用脈寬調(diào)制方式控制驅(qū)動器驅(qū)動信號的頻率與電壓來控制產(chǎn)生的合成射流。采用自主式傳感方式測試射流的渦特性,并送回微控制器形成閉環(huán)反饋控制。本裝置無需外部電源供給,以結(jié)構(gòu)的余熱作為能源來發(fā)電,實現(xiàn)能源自給,有利于結(jié)構(gòu)降溫??梢詰糜诟咚?、高機動性的飛行器及飛行器的隱形技術(shù);還可推廣到芯片降溫,汽車、艦船以及流體機械領(lǐng)域中。
      文檔編號H02M3/00GK1734921SQ200510041369
      公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
      發(fā)明者王幫峰, 周勇 申請人:南京航空航天大學
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1