MEMS扭转微镜静态特性的温度效应分析

文章从静电力驱动的扭转微镜的静态特性静力学模型出发,分析了扭转微镜静态特性的温度效应.对两组不同尺寸、四种常用材料微镜的吸合电压、释放电压以及偏转角与驱动电压关系,随温度的变化规律进行了数值仿真分析;并采用典型电压值的增量百分比随温度变化的斜率,来量化描述并对多晶硅、polyimide、PDMS和SU-8四种材料的扭转微镜的静态特性受温度的影响.其中SU-8材料的微镜受温度的影响最大.而不同尺寸同种材料的微镜,其静态特性受温度效应影响的程度相同.为扭转微镜使用过程中如何降低温度效应的影响提供了依据.     

考虑卡西米尔力的微纳镜扭转弯曲耦合模型

为了研究卡西米尔力对静电驱动微纳镜的影响,文章建立了考虑卡西米尔力的微纳镜扭转弯曲耦合模型的归一化参数方程.通过数值解分析了归一化参数之间的关系,并与纯扭转模型进行对比.结果表明:忽略悬臂梁的弯曲变形,会导致微纳镜的吸合参数的值比实际值大,造成较大的误差;卡西米尔力的存在能够明显的减小微纳镜的归一化吸合角、归一化吸合电压和归一化吸合垂直位移;卡西米尔力对微纳镜归一化吸合参数的影响还与卡西米尔力影响因子有关,影响因子越大对吸合参数的影响越明显;若驱动电压为零,卡西米尔力的存在可能会导致微纳镜发生吸合.研究方法和结论为扭转微纳镜的设计和应用提供指导.     

电磁驱动微器件动态吸合特性分析

电磁驱动微型器件的吸合特性一般是基于准静态假设进行分析,所建立的模型与实际开关工作过程有偏差,因此建立更接近其实际工作情况的动态吸合模型,有助于指导开关器件的设计与控制．在忽略阻尼且考虑磁芯磁阻的情况下,以能量法为基础分析了阶跃磁动势驱动时两种器件的动态吸合特性．结果表明: 竖直式结构的动态临界吸合位移值是准静态值的1.5倍,其产生动态吸合现象所需的阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.9％; 旋转式结构的动态临界吸合角度值比准静态模型值大29％到46％(随磁芯磁阻减小而增大),所需的临界阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.2％．     

边缘效应对微镜静态特性的影响

考虑边缘效应的影响,对微镜的静电力驱动扭矩进行了修正,建立了微镜的非线性力学模型,并利用增量迭代的方法求解微镜的静力学方程。数值分析表明,考虑边缘效应后微镜的扭转角增加,在一定情况下微镜的几何尺寸会对边缘效应产生很大的影响,主要因素是微镜的宽度与极板间距的比值。     

具有高次项非线性振动系统的分岔与混沌分析

对含有5次项非线性力的振动系统在简谐激励上的动态特性进行了渐近分析,得到了系统的主共振曲线方程;并对系统的分岔和混沌特性进行了数值研究,发现此类非线性振动系统具有倍周期分岔、阵发性分岔、倍周期倒分岔和混沌等复杂的动力学行为。     

双轴电热机械MEMS微镜的驱动臂交叉耦合模型

根据双轴电热机械MEMS微镜的热力学、机械振动、频率响应和光学动态扫描图形分析,考虑驱动臂轴间交叉耦合情况,建立了双轴电热机械MEMS微镜的驱动臂交叉耦合模型。通过Matlab/Simulink对微镜系统模型进行仿真,并模拟了双轴电热机械MEMS微镜单个驱动臂和两个驱动臂的光学动态扫描模式。将仿真图形与双轴电热机械MEMS微镜动态扫描的实际情况进行对比,结果表明该模型有效仿真出双轴电热机械MEMS微镜的光学动态扫描模式,达到预测该微镜光学动态扫描图形的目的。     

一种求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点的新型混合方法

求解非线性动力系统Hopf分岔点的方法主要有连续法和直接法两种,提出了一种求解Hopf分岔点的混合方法,并应用到电力系统动态电压稳定分析中.以描述电力系统动态特性的微分方程(ODE)为研究对象,构造了一个相对简单的拓展系统,并利用同伦方法来求解该系统,所得的系统孤立解即为动态电压稳定的Hopf分岔点,也就是动态电压稳定的临界点.可以有效克服直接法对初值要求比较严格的缺点,同时利用相对简单的拓展系统来求解,在一定程度上减少了计算量.最后利用一个简化的电力系统动态模型进行验证.     

转子系统碰摩的非线性动力学分析北大核心

汽轮发电机组作为电厂的核心设备,其稳定安全的运行对国民经济建设和生活起着重要的作用,研究汽轮发电机组的转子系统故障具有重要的现实意义。提出用非线性动力学行为进行不确定转子系统参数的研究,为重要参数的选择和实际控制转子的稳定运行提供依据。基于Jeffcott模型,建立碰摩力作用下参数不确定转子系统的动力学方程。经数值分析研究系统在变转速比下的分岔特性,分析几个特定参数下系统随转速比变化的分岔特性和非线性动力学行为。发现变转速比对系统的非线性动力学行为影响很大,随转速比增大,系统逐渐出现分岔、拟周期运动,不稳定性增加。得到在不同参数下,系统响应变转速比下的分岔图,总结得出偏心量取中等值时系统的运行状态最复杂,转子等效阻尼的增大能够有效抑制分岔过程,而增大定子刚度可以使分岔过程复杂化。     

转子系统碰摩的非线性动力学分析

汽轮发电机组作为电厂的核心设备,其稳定安全的运行对国民经济建设和生活起着重要的作用,研究汽轮发电机组的转子系统故障具有重要的现实意义。提出用非线性动力学行为进行不确定转子系统参数的研究,为重要参数的选择和实际控制转子的稳定运行提供依据。基于Jeffcott模型,建立碰摩力作用下参数不确定转子系统的动力学方程。经数值分析研究系统在变转速比下的分岔特性,分析几个特定参数下系统随转速比变化的分岔特性和非线性动力学行为。发现变转速比对系统的非线性动力学行为影响很大,随转速比增大,系统逐渐出现分岔、拟周期运动,不稳定性增加。得到在不同参数下,系统响应变转速比下的分岔图,总结得出偏心量取中等值时系统的运行状态最复杂,转子等效阻尼的增大能够有效抑制分岔过程,而增大定子刚度可以使分岔过程复杂化。     

带传驱动机构的非线性随机振动研究

利用广义谐和函数导出带传驱动机构的非线性随机振动的平均伊藤随机微分方程,用有限差分法求解平稳FPK方程得到系统的近似稳态响应,分析激励带宽与阻尼系数对随机跳跃分岔的影响。用原方程的MonteCarlo模拟结果验证理论结果的准确性。     

同步调相机励磁及阻尼电阻对动态运行特性的影响

随着高压直流输电系统容量和电压等级的提高,换流站对无功补偿的容量需求也越来越大。大容量新型同步调相机旨在满足特高压直流换流站的动态无功需求,而调相机的动态无功响应与励磁绕组及阻尼绕组电阻紧密相关。建立了能够精确反映励磁电阻和阻尼电阻对调相机动态特性影响的时步有限元模型,计算了系统电压突降过程中调相机的动态响应时间;对比分析了不同励磁电阻和阻尼电阻对调相机无功响应速度的影响,揭示了调相机机端电压恢复时间随励磁电阻和阻尼电阻变化的规律。研究结果为同步调相机接入特高压直流换流站提供动态无功补偿提供了理论基础。     

电力负荷的动静特性对低频振荡阻尼的影响分析

电力系统的低频振荡是现代大型互联系统中的重要问题之一,对它的研究是围绕着振荡阻尼进行的。本文给出了在小干扰下处理现有各种负荷模型的系统方法,其中包括电压或频率相关的静态模型、机理或非机理的动态模型等。从定性、定量两方面分析了负荷的各种动态、静态特性及位置电对力系统低频振荡阻尼的影响。     

基于分岔理论的风电场电压稳定性评估

风能作为一种清洁能源在电力系统中得到了越来越大规模的应用.风力发电机组不断向大型化发展,但由于风力的随机性和间歇性特点,不能保证输出平稳的电功率,这对电网的安全运行带来了困难和挑战.介绍了分岔的概念,评述了分岔理论在静态电压稳定和动态电压稳定中的应用,重点介绍了鞍结分岔点和Hopf分岔点的求取.通过电网电压的分岔点,可...     

电力系统电压稳定分析方法综述

详细研究了电压稳定的定义及分类,介绍了静态电压稳定和动态电压稳定分析方法。静态电压稳定分析法包括奇异值分解法、灵敏度法、连续潮流法、崩溃点法;动态电压稳定分析法包括小扰动分析法、时域仿真法、能量函数法和分岔理论。对电压稳定分析方法进行了综合分析和评价,总结了各类分析方法的特点并展望了未来发展方向。     

微杆扭转静动态特性的尺度效应

利用应变梯度弹性理论,对微尺寸圆杆扭转的静动态特性进行了研究,分析了偶应力对微杆扭转的静态应力和自振频率的影响.当圆杆的半径接近于材料的特征常数时,其扭转静动态特性存在明显的尺度效应,使静态最大剪应力减小,动态自振频率提高.     

雾化喷涂过程中的液滴特性研究

研究高压静电雾化过程液滴特性,运用信息熵方法建立油液粒径分布模型,通过静电涂油雾化实验研究液滴粒径分布规律。结果发现,液滴粒径随电压变化而变化,静电电压升高,液滴粒径减小;电压不同,液滴粒径的分布状态不同,电压为65 kV时,液滴粒径较小且分布均匀。所得实验结果与理论模型吻合。     

粘弹性材料本构关系研究

本文在粘弹性材料静态力学试验的基础上研究材料的粘弹性本构关系,提出了应用■义力学系统来分析材料力学性能的方法,推导了复域、时域和频域的粘弹性本构方程,■由频域粘弹性本构方程入手分析了粘弹性材料的阻尼损耗能。最后介绍了用于测试粘弹性材料动态特性的系统识别法及设计的微机测试系统。     

时变参数下非线性扭振系统的Hopf分岔研究

建立了一类含时变刚度和非线性阻尼的两自由度非线性扭振系统动力学方程,利用多尺度方法推导出了系统的平均方程。根据Hopf分岔理论分析了系统稳定性,给出了系统发生Hopf分岔的充要条件及系统周期运动稳定性的判别方法,分析了主共振情况下超临界Hopf分岔和亚临界Hopf分岔对系统振荡的影响。最后通过数值仿真验证了结论的正确性,对确保该类扭振系统的稳定运行有一定指导意义。     

并联和串联非线性能量阱的吸振效能对比研究

针对并联和串联非线性能量阱的选用及优化问题,对比研究了两种能量阱的吸振效能。考虑温度对简支梁动态特性的影响,建立了含两种能量阱系统的动力学方程。利用数值方法获得了两种能量阱的能量耗散率,分析了刚度系数、阻尼系数和安装位置对吸振效能的影响。研究了两种能量阱的吸振效能随冲击幅值和温度的变化规律。研究结果显示,两种能量阱均可取得较好的减振效果,然而两者的参数设置原则存在较大差异。相对于并联非线性能量阱,随外部因素的变化,串联非线性能量阱的吸振效能变化幅度较大。     

电磁轴承阻尼上限的动态特性分析

为了研究电磁轴承系统的高频稳定性问题,需要研究电磁轴承阻尼的动态特性.以单自由度系统中力和刚度、阻尼的基本力学方程为基础,忽略电气系统的影响,推导了在一定的振动幅值下,电磁轴承最大阻尼随转子振动频率增加而变化的关系,结果表明,电磁轴承能够提供的阻尼随着转子转速或振动频率的增加而迅速减小.这在研究高速转子稳定性问题时应给予足够的重视.