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為提高旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電機(jī)的安全性與有效帶寬,提出一種可調(diào)頻旋磁激勵(lì)式壓電發(fā)電機(jī),并從理論、仿真與試驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)發(fā)電機(jī)的工作特性進(jìn)行了研究。建立了壓電梁在端部外載荷作用下的剛度/頻率偏移模型,并通過(guò)仿真獲得了剛度、動(dòng)磁鐵數(shù)量對(duì)發(fā)電機(jī)響應(yīng)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明,壓電梁剛度隨端部拉/壓力的增大而線性增大/減小,固有頻率相應(yīng)地提高且趨于平緩/降低且速率增大,而動(dòng)磁鐵數(shù)量將影響發(fā)電機(jī)的諧振峰數(shù)量與放大比。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)表明,壓電梁受拉伸/壓縮都將提高發(fā)電機(jī)的固有頻率并降低輸出電壓幅值,且受壓時(shí)減幅更大;此外,動(dòng)磁鐵數(shù)量除仿真中影響因素外對(duì)發(fā)電機(jī)的固有頻率也具有一定影響;通過(guò)改變動(dòng)磁鐵數(shù)量與調(diào)節(jié)量,實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)固有頻率在39.2~112Hz內(nèi)的調(diào)整,最大頻率偏移為185.7%。
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現(xiàn)在很多可編程控制器(PLC)中集成了高速脈沖輸出功能,這為運(yùn)動(dòng)控制提供了方便,但是高速脈沖輸出的占空比一般固定不變,這使PLC直接應(yīng)用到直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)了困難。選用L298N驅(qū)動(dòng)芯片,充分利用PLC高速脈沖輸出功能,在不增加外圍器件情況下,提出定占空比調(diào)頻調(diào)速的方法,并將其應(yīng)用到IC卡生產(chǎn)線。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速與PLC脈沖輸出頻率成線性關(guān)系,定占空比調(diào)頻能夠在一定條件下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確調(diào)速。
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