一种无耦合位移和低集中应力的二维微操作器研究

集中应力和耦合位移是影响基于柔性铰链和压电陶瓷驱动器的微操作器性能的关键因素。单平行四杆机构具有低的集中应力，但存在大的耦合位移，双平行四杆机构没有耦合位移但存在较大的集中应力。在分析上述2种经典微操作器机构优缺点的基础上，吸取每一种机构的优点，摈弃各自的缺点，构建了一种复合四杆机构，并对这3种机构进行了对比分析，用有限元仿真的结果证明了理论分析的正确性。本文还设计加工了3种类型的二维微操作器柔性铰链机构与压电陶瓷驱动组成二微维操作器，并进行了对比实验研究，实验结果表明，该复合四杆微操作器性能优于经典的平行四杆微操作器和双平行四杆微操作器。     

蜂窝复合材料超声辅助切割工具设计

在蜂窝复合材料超声辅助切割系统设计中,针对大变幅系数超声变幅杆的设计及其与加工工具配合的问题,基于“代替法”,结合有限元评估技术,建立了超声变幅杆和加工刀具的连接结构设计方法。首先,基于超声辅助加工原理,设计了具有大变幅能力的阶梯-悬链型复合变幅杆。然后,基于“代替法”,研究变幅杆长度减小对变幅杆声学性能的影响规律。进而,基于有限元仿真技术,研究装配后声学系统的声学性能。最后,采用设计的超声辅助切割系统对蜂窝材料进行切割加工实验研究,发现切割面无毛刺,加工过程无粉尘产生,从而验证了设计的超声辅助切割声学系统的有效性。     

模糊技术在PLC控制中的应用

针对控制系统装置的对象往往出现大时滞、非线性和难以建立精确数学模型等问题,提出将先进的模糊控制技术引入传统的自动化装置之中.模糊控制具有鲁棒性强等特点,可以使外界干扰和参数变化跳动对控制效果的影响大大减弱.从工程角度出发,采用西门子PLC常规输入/输出模块组成模糊控制器的核心,提出了相应可行的模糊控制算法,并采用了在线...     

刀具负载对蜂窝复合材料超声切割声学系统阻抗特性的影响

针对刀具负载对蜂窝复合材料超声切割声学系统的影响,利用四端网络法,将压电换能器与变幅杆结合在一起,提出了声学系统的整体设计方程,得出了负载与声学系统阻抗特性的关系式。利用有限元软件对声学系统进行模态分析及谐响应分析,并利用阻抗分析仪和激光位移传感器对声学系统的阻抗﹑谐振频率和输出振幅进行检测。仿真和实验结果表明：随着刀具负载的增大,声学系统的阻抗值增大,谐振频率减小,但仿真与实验得出的输出振幅与理论分析不同,这是由于刀具的放大作用造成的。研究结果对声学系统的设计及实际应用有指导意义。     

压电陶瓷驱动器非线性建模研究

压电陶瓷驱动器电压位移之间的非线性特点严重影响着它的位移控制精度,建立压电陶瓷驱动器非线性模型是纳米级微位移测控中的关键环节.采用支持向量机回归的方法,通过引入核函数和损失函数将非线性回归转化成线性问题并提高回归精度,建立了一种新的压电陶瓷驱动器外环非线性模型,并就模型的准确性与其它建模方法进行了比较.试验证明,所建的基于支持向量回归的压电陶瓷驱动器非线性模型很好的描述了压电陶瓷驱动器外环非线性特点,误差控制在2%以内,并且建模过程简单,准确性高.     

基于多目标遗传算法的贝塞尔超声变幅杆优化设计方法研究

为设计满足蜂窝复合材料加工要求的高性能超声变幅杆,提出了一种基于多目标遗传算法的超声变幅杆优化设计方法。以变幅杆的结构参数为设计变量,以谐振频率和放大系数为优化设计目标,建立了贝塞尔超声变幅杆的数学优化模型。通过在遗传算法中调用ANSYS仿真软件,对变幅杆进行了建模和动力学分析,获得了计算目标函数所需的参数,采用多目标遗传算法求出了Pareto最优解集,在所求出的Pareto最优解集中选择了一组最符合设计要求的解作为超声变幅杆的设计参数。为验证设计的有效性,对所设计的变幅杆进行了性能测试并对蜂窝复合材料进行了试切实验。实验结果表明：通过该优化设计方法得到的变幅杆放大倍数为7.66,较优化设计前提高了29%,且工作频率更接近于设计频率。通过仿真分析和性能实验,验证了该方法的有效性和可靠性,试切实验结果表明所设计的变幅杆满足加工要求,工艺效果好。     

超精密微操作器设计和建模研究

通过分析单、双平行机构的优缺点,设计了一种低耦合位移和集中应力的复合四杆机构微操作器,建立了集中应力模型,并利用拉格朗日等式对其动态特性进行了建模研究;采用有限元方法对微操作器进行了静态和动态分析,并对其静、动态特性进行了试验测试.解析模型、有限元仿真与实验结果的一致证明了解析模型的正确性,为微操作器的设计提供了简单可靠的设计方法和理论依据.     

磁控形状记忆合金微位移执行器的研究与应用

磁控形状记忆合金（MSMA）是一种新型智能材料。该类材料具有磁控形状记忆效应（MSME）、变形率和力能密度大、动态响应速度快、线性度好以及易于控制等优点。针对MSMA输入/输出的非线性特点,论述了磁场诱发的磁控形状记忆效应、应力诱发的伪弹性效应以及温度诱发的形状记忆效应。总结了块体、薄膜MSMA在微位移执行器领域的国内外研究及应用现状,并对MS-MA微位移执行器的未来应用趋势进行了分析。研究结果表明,MSMA驱动器是微位移执行器领域中最为重要的驱动方式之一。     

基于混合遗传算法的磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型优化

为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出一种混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。将优化后的参数赋值给BP神经网络重新训练,结果表明,优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm,有较好的收敛性。