压电泵驱动系统优化设计与集成

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压电叠堆泵是通过压电叠堆的伸缩来改变泵腔体积,并与单向阀配合实现流体的定向流动的微小型新型泵。压电叠堆泵结构简单、体积小、能耗低、无电磁干扰,为了满足航空航天领域对输出力大、重量轻的要求,本文在前期工作的基础上,进行了压电叠堆泵的提升性能与降低重量的优化,并且对压电叠堆泵的控制电路进行了研究。最后,本文将压电驱动与液压传动相结合,以压电叠堆泵为驱动动力,通过流体进行能量传递,以液压缸为作动器,通过循环压缩、流量叠加的方法,将压电叠堆泵的微观振动转换为液压缸的宏观运动。  压电振子是压电叠堆泵的核心组件,其性能好坏直接影响压电叠堆泵的输出性能。本文针对压电振子进行理论分析,得到压电叠堆泵的腔体变形量的理论表达式,找到影响压电叠堆泵输出性能的因素。针对这些因素,通过大量比较实验得到压电叠堆泵的最大输出压力。最后测试了性能提升后的压电叠堆泵的输出功率和输出速度。  本文针对压电叠堆泵主要元件进行仿真分析,编写Python脚本进行压电叠堆泵的参数化建模,通过Isight和Abaqus的结合,对压电叠堆泵的主要元件进行参数优化,在不降低压电叠堆泵的输出性能的前提下降低压电叠堆泵的重量。  压电叠堆泵的输出流量的调节主要通过改变工作频率来实现。本文设计了压电叠堆泵的控制电路,实现对信号发生模块的频率调节。  最后,本文将控制电路、信号发生模块、压电叠堆泵、换向阀和液压缸等一起进行集成,得到一个完整的压电液压驱动系统。
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