柔性机构尺寸与形状优化新方法及实现

针对MEMS复杂器件优化困难的问题,提出了一种柔性机构尺寸与形状优化的新方法。该方法采用遗传算法(GA)与有限元方法(FE)联合的优化策略,用MATLAB软件作为"调度员",将ANSYS与MATLAB自带的遗传算法工具箱进行有机集成,共同完成柔性机构的优化功能。最后以一种柔性微杠杆机构为例,实现了提出的优化方法,给出了优化的结果。     

柔性机构尺寸与形状优化新方法及实现

针对MEMS复杂器件优化困难的问题，提出了一种柔性机构尺寸与形状优化的新方法。该方法采用遗传算法（GA）与有限元方法（FE）联合的优化策略，用MATLAB软件作为“调度员”，将ANSYS与MATLAB自带的遗传算法工具箱进行有机集成，共同完成柔性机构的优化功能。最后以一种柔性微杠杆机构为例，实现了提出的优化方法，给出了优化的结果。     

负载刚度对电热微执行器输出性能的影响分析

针对微机电系统中电热微执行器和位移放大机构都具有柔性的事实,从理论上分析了作为负载系统的柔性位移放大机构对微执行器输出位移的影响,并用有限元方法对二者的工作性能进行了仿真.结果表明,电热微执行器外接负载的刚度和执行器本身刚度的比值是影响整个组合器件性能的重要因素.最后用深层反应离子刻蚀技术(DRIE)在硅隔离衬底(SOI)上加工了电热微执行器和柔性位移放大机构,并对其进行了测试,测试结果与有限元分析结果符合得很好.     

二维整体式微米工作台解耦问题的研究

在对整体式柔性运动机构分析的基础上,提出了一种能够消除多维微运动机构间耦合误差的整体式微米级运动机构,并借助Ansys的分析工具对研究结果进行了静力学分析及其优化。在此基础上开发出一个整体式二维解耦工作台。     

基于整体退火遗传算法的柔性形态滤波器优化设计

整体退火遗传算法(WAGA)是一种新的遗传算法,它将退火机制引入选择算子,并允许父代加入竞争,使遗传算法更加稳健、高效.本文应用WAGA优化柔性形态滤波器,并研究了在不同噪声比例和最小平均绝对误差(MAE)、最小均方误差(MSE)准则下优化算法的性能.仿真实验显示优化后的柔性形态滤波器性能得到较大改善,适于各种噪声图像的滤波.     

MATLAB遗传算法工具箱GADS优化及应用

为了解决复杂函数优化问题,简要对MATLAB遗传算法工具箱进行了介绍,并详细阐述了遗传算法的基本原理与方法,在此基础之上,介绍了MATLAB遗传算法工具箱GADS寻找最优值的工作过程,最后,结合测试函数,介绍了遗传算法工具箱编码方法,并验证了MATLAB遗传算法工具箱操作简单方便,具有较高可靠性的优点,为解决函数优化问题提供了一种强有力的工具.     

谐振式微加速度计杠杆机构的建模与优化

谐振式微机械加速度计的微尺寸质量块引起的惯性力很小,严重制约了加速度计灵敏度的提高,因此提出采用杠杆机构放大惯性力.由于硅基微杠杆机构的各部分均为刚性连接,且杠杆的输入、输出端有约束存在,制约了杠杆的自由转动,使惯性力不能高效放大.为此,设计了基于柔性支点的杠杆机构,建立了微杠杆机构的物理和数学模型,推导出杠杆机构各部分刚度的匹配原则.利用ISIGHT软件,采用遗传算法对结构参数进行了优化.     

基于增强型遗传算法和NPV的微网优化

微电网作为一种可靠的、高质量的配供电网受到广泛关注。文中基于经济效益、环境污染、提高可靠性等方面进行规划管理。一方面优化分布式电源以及存储设备的容量和类型。另一方面提出一个基于NPV(一个经济指标)的目标函数,考虑各单元的初始成本、发电成本、环境成本和维护成本,并满足微电网运行的约束条件。基于MATLAB运用改进的自适应遗传算法优化目标函数,确定各单元最优的容量,最后通过实例比较,验证了所提出方法的有效性。     

柔性机构与智能材料

柔性机构是一种新型机构，介绍了柔性机构的的概念和特点，综述了智能材料的分类和作用，最后将柔性机构与智能材料集成，提出了智能柔性结构的概念。对智能柔性结构的传感元件、驱动元件、控制系统以及应用进行了分析和论述。     

谐振式微加速度计杠杆机构的建模与优化

谐振式微机械加速度计的微尺寸质量块引起的惯性力很小,严重制约了加速度计灵敏度的提高,因此提出采用杠杆机构放大惯性力。由于硅基微杠杆机构的各部分均为刚性连接,且杠杆的输入、输出端有约束存在,制约了杠杆的自由转动,使惯性力不能高效放大。为此,设计了基于柔性支点的杠杆机构,建立了微杠杆机构的物理和数学模型,推导出杠杆机构各部分刚度的匹配原则。利用ISIGHT软件,采用遗传算法对结构参数进行了优化。     

谐振式微加速度计杠杆机构的建模与优化

谐振式微机械加速度计的微尺寸质量块引起的惯性力很小，严重制约了加速度计灵敏度的提高，因此提出采用杠杆机构放大惯性力。由于硅基微杠杆机构的各部分均为刚性连接，且杠杆的输入、输出端有约束存在，制约了杠杆的自由转动，使惯性力不能高效放大。为此，设计了基于柔性支点的杠杆机构，建立了微杠杆机构的物理和数学模型，推导出杠杆机构各部分刚度的匹配原则。利用ISIGHT软件，采用遗传算法对结构参数进行了优化。     

人工全膝关节置换术后早期感染的治疗

设计一种以压电陶瓷为驱动,通过柔性机构放大输出位移的精密定位工作台.给出了该精密定位工作台的结构模型,建立了精密定位工作台的位置输入输出方程,分析和计算了柔性铰链微位移放大机构的位移放大倍数.通过仿真确定工作台各自由度的变形量与压电陶瓷驱动器伸缩量之间的关系与运动特性.结果表明,该精密定位工作台能实现定位误差为0.1 μm的高精度定位.通过与3点支撑微位移放大机构工作台的比较,显示出4点支撑微位移放大机构工作台可减小交叉耦合的影响.     

负载刚度对电热微执行器输出性能的影响分析

针对微机电系统中电热微执行器和位移放大机构都具有柔性的事实,从理论上分析了作为负载系统的柔性位移放大机构对微执行器输出位移的影响,并用有限元方法对二者的工作性能进行了仿真.结果表明,电热微执行器外接负载的刚度和执行器本身刚度的比值是影响整个组合器件性能的重要因素.最后用深层反应离子刻蚀技术(DRIE)在硅隔离衬底(SOI)上加工了电热微执行器和柔性位移放大机构,并对其进行了测试,测试结果与有限元分析结果符合得很好.     

在MATLAB编程环境下利用遗传算法实现函数的优化

遗传算法自出现以来就在函数优化问题中得到了广泛应用,而MATLAB作为一种拥有高性能数值计算能力的通用科技计算机语言,它所提供的MATLAB遗传算法工具箱为遗传算法从业者和初次实验遗传算法的人提供了广泛多样的有用函数。文章尝试在MATLAB编程环境下利用演化算法的一个重要分支——遗传算法来实现一个简单一元函数的优化。     

一种柔性曲柄滑块机构的解耦控制方法

基于对柔性机构运动学和动力学模型的分析与解耦,提出一种解耦控制方法。这种方法有效地利用了模型信息,将反馈划分为由刚性和柔性运动两路反馈,通过两组不同的控制器分别计算各自的输出量,并在控制器输出端叠加输出。针对曲柄滑块机构进行柔性动力学建模并实施了轨迹跟踪仿真。与同样基于动力学模型的计算力矩法进行了对比,结果证明本方法的可行性和高效性。     

实数遗传算法的改进及性能研究

提出一种粒子群优化方法(PSO)与实数编码遗传算法(GA)相结合的混合改进遗传算法(HIGAPSO).该方法采用混沌序列产生初始种群、非线性排序选择、多个交叉后代竞争择优和变异尺度自适应变化等改进遗传操作;并通过精英个体保留、粒子群优化及改进遗传算法(IGA)三种策略共同作用产生种群新个体,来克服常规算法中收敛速度慢、早熟及局部收敛等缺陷.通过四个高维典型函数测试结果表明该方法不但显著提高了算法的全局搜索能力,加快了收敛速度;而且也改善了求解的质量及其优化结果的可靠性,是求解优化问题的一种有潜力的算法.     

高速高精度定位机构的优化设计

提出了一种新型2-自由度(2-DOF)高速高精度平面并联定位机构。首先考虑机构的运动学性能,基于雅可比条件数进行了机构构型的优化设计,并以全局性能指数为目标,得到了机构的最佳工作空间位置及形状;然后提出一种用于高速度和高精度机构的优化目标函数,进行了机构的结构尺寸参数优化。仿真结果显示,优化设计后的机构可实现高速高精度,具有较好的运动学性能。这种优化设计方法对此类结构的设计具有指导意义。     

大行程无寄生位移柔性压电微夹钳结构设计

该文设计了一种两级放大的新型柔性微夹钳结构,对其位移放大比等特性进行了研究。首先,设计了微夹钳的整体结构,第一级放大机构采用杠杆机构,第二级采用半桥式放大机构。随后,利用刚度矩阵法对微夹钳柔性机构进行建模分析,并建立了平面三自由度的振动微分方程,根据所得方程计算出了微夹钳的位移放大比等特性。最后分别利用有限元和实验方法对模型分析得到的位移放大比进行了验证。结果表明,模型分析、有限元分析及实验的结果较吻合,证明了此微夹钳柔性机构以及建模方法的可行性和有效性。     

一维压电式微定位机构的设计研究

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构。由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程。给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试。实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01μm。     

拓扑优化方法的研究现状及在微机构设计中的应用

简要介绍了MEMS的设计现状和拓扑优化方法,并根据MEMS中微机构的特点,概述了拓扑优化方法在微机构中的应用.最后以微夹钳为例,对不同负载、不同约束情况下微夹钳结构进行了拓扑优化设计.