کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7126534 1461546 2018 11 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Equivalent electrical circuit framework for nonlinear and high quality factor piezoelectric structures
ترجمه فارسی عنوان
چارچوب مدار الکتریکی مناسب برای سازه های پیزوالکتریک غیر خطی و با کیفیت بالا
کلمات کلیدی
مدار معادل، غیر خطی، سازه های پیزوالکتریک، فاکتور با کیفیت بالا،
ترجمه چکیده
مدارهای الکتریکی معادل ابزارهای شبیه سازی مفید برای تقلید و رفتار سیستم های الکترومکانیکی و ساختارها و نیز توسعه مدارهای انرژی یا مدارهای کنترل، در میان دیگر تنظیمات با دو طرفه هستند. تلاش های موجود در این زمینه عمدتا به ساختار خطی (مکانیکی) خطی، گاهی اوقات با مدار غیرخطی برای فرآیند سیگنال و کنترل کنترل می شود. به طور معمول، مدارهای رزونانس برای نشان دادن دامنه مکانیکی از سیستمهای تک یا چند درجه آزادی استفاده می شود، در حالی که ترانسفورماتورهای ایده آل یا منابع وابسته به جریان و ولتاژ برای مدل سازی اتصال الکترومکانیکی استفاده می شوند. با این حال، محدودیت های عملی ترانسفورماتورهای ایده آل و منابع وابسته به چالش ها برای اجرای آزمایشی مدارهای معادل است. علاوه بر این، مقاومت داخلی مدارهای رزونانس معادل، نمایشگر سیستم های عامل با کیفیت بالا را محدود می کند. این مقاله مدارهای الکتریکی معادل را برای سیستم های الکترومکانیکی خطی و غیر خطی با عوامل با کیفیت بالا و انواع مختلف غیر خطی معرفی می کند. تمرکز بر روی ساختارهای پیزوالکتریک که نشان دهنده سفتی و غیرخطی بودن لغزش است قرار می گیرد. یک جایگزین برای مدل های موجود برای جفت الکترومکانیکی نیز برای شبیه سازی مناسب دینامیک سیستم همراه با استفاده از برنامه های شبیه سازی الکترونیکی استاندارد ارائه شده است. چگالی مدار معادل که در اینجا برای سیستم های الکترومکانیکی با کیفیت بالا ارائه شده است در برابر هر دو مطالعه خطی و غیر خطی، از جمله داده های منتشر شده برای یک ارزیاب انرژی پیزوالکتریک غیر خطی معتبر است. چارچوب پیشنهادی راه را برای طراحی مدارهای شبیه سازی ساختارهای غیر خطی، مانند جذب کننده های غیرخطی و غرق می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی کنترل و سیستم های مهندسی
پیش نمایش مقاله
چارچوب مدار الکتریکی مناسب برای سازه های پیزوالکتریک غیر خطی و با کیفیت بالا
چکیده انگلیسی
Equivalent electrical circuits are useful simulation tools to emulate and investigate the behavior of electromechanically coupled systems and structures as well as to develop energy harvesting or control circuits, among other configurations with two-way coupling. The existing efforts in this context have mostly considered linear structural (mechanical) domain, occasionally with nonlinear circuit for signal process and control. Typically, resonant circuits are employed to represent the mechanical domain of single- or multi-degree-of-freedom systems, while ideal transformers or current- and voltage-dependent sources are employed to model the electromechanical coupling. However, practical limitations of ideal transformers and dependent sources are challenges for experimental implementations of equivalent circuits. Furthermore, the internal resistance of equivalent resonant circuits limits the representation of high quality factor systems. This paper introduces equivalent electrical circuits for linear and nonlinear electromechanically coupled systems with high quality factor and various types of nonlinearities. The focus is placed on piezoelectric structures that exhibit stiffness and damping nonlinearities. An alternative to the existing models for the electromechanical coupling is also presented for convenient simulation of coupled system dynamics using standard electronic simulation programs. The equivalent circuit framework given here for high quality factor electromechanical systems is validated against both linear and nonlinear case studies, including published data for a nonlinear piezoelectric energy harvester. The proposed framework paves the way for the design of circuits emulating nonlinear structures, such as nonlinear vibration absorbers and sinks.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Mechatronics - Volume 54, October 2018, Pages 133-143
نویسندگان
, , , ,