时滞位置反馈对一类静电驱动微加速度计的振动控制分析

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1、学校代码：10259学号：146091303密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：时滞位置反馈对一类静电驱动微加速度计的振动控制分析英文题目：DelayedPositionFeedbackfortheVibrationofaClassofElectro-ActuatedMicroAccelerometers专业：机械设计及理论学院：机械工程学院研究方向：非线性力学理论与应用姓名：胡立力指导教师：尚慧琳（副教授）2017年5月25日时滞位移反馈对一类静电驱动微加速度计的振动控制分析摘要本文以一类静电驱动双侧平行板电容型微加速度计的动力学模型

2、为研究对象，该器件由直流偏置电压和交流电压共同驱动。基于局部分岔理论分析系统的振幅变化和多解现象机制。基于全局分岔理论研究微结构由加载的直流偏置电压和交流激励电压引起的振动跳跃和吸合不稳定现象。进而提出通过时滞位移反馈来实现抑制由驱动电压引起系统的混沌运动、跳跃现象和吸合不稳定现象。首先考虑动力学系统方程，利用集总参数法建模，为方便研究，对系统参数进行无量纲化。进而分析发生静态吸合情况下系统结构参数的临界值；利用多尺度法推导出系统的幅频响应分岔方程；运用奇异性理论验证研究系统解的稳定性；进一步获得动力系统的Hopf分岔的必要条件；利用四阶Run

3、g-Kutta法数值模拟系统在不同系统参数条件下的复杂动力学行为，从而验证解析结果的有效性；最后数值模拟在正的增益参数下和微小时滞量对系统的吸合不稳定的控制变化情况。研究发现，随着驱动电压增大，引起系统的跳跃现象、混沌和吸合不稳定现象。通过在正的反馈增益系数和较小的时滞量下，时滞位移反馈加载在驱动交流电压上，能够起到抑制系统的混沌运动和安全盆侵蚀现象的发生，即时滞位移反馈对于原系统的复杂动力学状态具有控制作用。本文的研究结果在微加速度计的设计和控制器的研发上有潜在的应用价值。关键词：静电驱动微加速度计振动跳跃吸合不稳定时滞反馈DelayedPo

4、sitionFeedbackfortheVibrationofaClassofElectro-ActuatedMicroAccelerometersAbstractInthispaper,adynamicmodelofanelectrostaticdrivenbipolarparallelplatecapacitivemicrochargeristakenastheobjectofstudy.ThedeviceisdrivenbyDCbiasvoltageandACvoltage.TheAmplitudeChangeoftheSystemBas

5、edonLocalBifurcationTheory.Basedontheglobalbifurcationtheory,themicrostructuresarecausedbythevibrationandjumpingphenomenacausedbytheloadedDCbiasvoltageandtheACexcitationvoltage.Furthermore,itisproposedtosuppressthechaoticmotion,jumpingphenomenonandtherealizationoftheunsteady

6、phenomenoncausedbythedrivingvoltagebythetimedelaydisplacementfeedback.Firstconsiderthedynamicsystemequation,usingthelumpedparametermethodtomodel,fortheconvenienceofresearch,thesystemparametersaredimensionless.Andthenthecriticalvalueofthesystemstructuralparametersunderstatico

7、cclusionisanalyzed.Thebifurcationequationofthesystemisdeducedbymulti-scalemethod.Thesingularitytheoryisusedtoverifythestabilityofthesolutionofthesystem.TheHopfbifurcationofthedynamicalsystemAndthecomplexdynamicalbehaviorofthesystemunderdifferentsystemparametersisverifiedbyth

8、efourth-orderRung-Kuttamethodtoverifythevalidityoftheanalyticalresults.Sixt