一种新型高效率微阀的设计与实验研究

提出三肋式微型气动阀这一可用于流场主动控制领域的新型微阀,通过增大逆/正向气流的损失系数比来大幅提高效率。阐述了气动阀的设计原理,对其效率高的原因进行了解释;对三肋式气动阀的流场进行数值模拟以验证设计原理,并对三角阀、气动阀的流量与效率进行计算与分析。结果表明:三肋式气动阀的效率提高到三角阀的4倍。加工了3种微阀实验件,在不可压与可压两种状态下分别进行对比实验。结果表明:在不可压状态下,三角阀的效率为3%~4%,三肋式气动阀为17%~18%;在可压状态下,三角阀的效率接近2%,三肋式气动阀约为16%。     

含有非驱动关节机器人的学习控制

含有非驱动关节的机器人的运动控制比一般的机器人要困难得多．因为非驱动关节 不能直接控制，系统属于非完全可控系统，一般的光滑反馈控制方法对这样的系统是无效的 ．本文提出了一种学习控制的方法，通过学习获得高精度的前馈控制，实现欠驱动机器人的 高精度运动控制，并在一台实际的欠驱动机器人上进行了实验，给出了实验结果．     

微流道交流电水力泵的数值模拟及优化

描述了微通道内交流电水力泵(EHD)的工作原理,并用IntelliSuite(R)的Microfluidic模块对电水力泵进行数值模拟.并分析了影响电水力泵速度场分布的因素,包括流体电导率、驱动交流电频率和相位、电极维度以及电极间隙和数量等.通过数值模拟不同参数下的电水力泵,比较驱动压力大小,最后给出优化的设计结果,为给电水力泵设计参数的选择提供依据.本文对流道长度为5mm,宽0.4mm,厚度0.4mm的电水力泵做了优化设计的数值模拟,最后得到驱动电极宽度为0.01mm,电极间距为0.02mm.     

无阀微泵多物理场耦合分析及实验研究

为了模拟微泵实际工作过程,需要找出微泵运动的控制方程。该文从压电振子作用力F及液体反作用力P入手,给出微泵压电-应力-流体多物理场耦合的控制方程组,根据控制方程模拟微泵实际工作过程。通过对压电振子耦合前后变形量进行对比发现,由于液体的反作用力阻碍压电振子运动,耦合后z方向位移比耦合前小;且频率越大,压电振子位移越大,其临界值为1000Hz;大于1000Hz压电振子位移将出现畸变,微泵运行不稳定,频率越大畸变越严重。微泵进出口处瞬时流量均随频率和电压的增加而增大,而锯齿型流道微泵瞬时流量大于同等条件下的锥型流道微泵。该文最后采用微系统加工方法及聚二甲基硅氧烷(PDMS)不可逆封装技术制作出两种微泵结构,并对两种微泵进行性能测试,结果证明微泵的最佳工作频率为100Hz~800Hz,在此频率范围内压力和流量均处于最大值,与数值分析结果相吻合。为了验证微泵自吸能力,对锯齿型流道微泵进出口存在压差情况进行测试,得出微泵流量最大为40#x003bc;l/min,最大压力头为1.25kPa。     

Coordination of Networked Nonlinear Multi-Agents Using a High-Order Fully Actuated Predictive Control Strategy

This paper is concerned with the coordinative control problem of networked nonlinear multi-agents(NNM)with communication delays.A high-order fully actuated(HOFA)model is introduced to describe the nonlinear multi-agents.Based on this model,a HOFA predictive coordination method is proposed to compensate for the communication delays actively and achieve simultaneous stability and consensus.This method largely simplifies the design of networked nonlinear multi-agents and makes the control performance be same for networked nonlinear multi-agents with and without communication delays.The analysis on the closed-loop systems derives the simultaneous stability and consensus criteria of networked nonlinear multiagents using the HOFA predictive coordination method.With the presented way of designing HOFA predictive coordination controllers,a simulated example demonstrates the advantages of the proposed method.     

无阀压电微泵的动态特性研究

微泵作为微流控系统中的核心控制元件已成为MEMS研究的热点，现主要研究了无阀式压电微泵的工作原理及其动态工作特性。实验表明，无阀压电微泵的流速随频率呈抛物线关系变化，最佳工作频率为1250Hz。在频率固定时，微泵流速随驱动电压的升高而增加。泵膜的厚度对于微泵的性能影响很大，相同条件下，较薄的泵膜具有更高的流速，且泵膜越薄，其性能对于频率的变化越敏感。电压为50V时，微泵最大流量可达1．695μL/min。总体看来，无阀压电微泵结构简单，驱动电压较低，性能稳定可靠。     

无阀型气动凿岩机的多目标优化设计

本文对无阀型气动凿岩机进行多目标优化。建立了无阀型气动凿岩机构参数的多目标优化数学模型。采用统一目标法对实例进行了结构参数的优化计算。结果表明,优化计算是可行的。     

微流量测量与控制系统

本文在一些成功的微流体器件的设计加工基础上，提出了一种计算机控制的微流量测量与控制系统。对各个微机械器件做了介绍，并分析了系统的可行性。     

小波分析在光激光拾硅微谐振传感器微弱信号检测中的应用

光激光拾硅微谐振传感器在实际测量中光拾信号非常微弱，往往淹没在噪声中，无法识别其谐振频率。根据光拾信号与噪声的频率特性，采用小波多分辨分析方法将噪声与信号分离，并采用双频法识别系统，研究了采样频率与系统谐振频率的关系，在两个最佳采样频率下达到准确识别谐振频率、固有频率与阻尼比。     

微型无阀泵的数值仿真与参数设计

介绍了无阀型微泵的特点及其工作原理，针对无阀微型泵收缩/扩散口的流动特征进行了数值分析，得出了流量，压力的分布特征和关系曲线，分析了收/扩散口的几何参数对泵的输出性能的影响，采用CFD（Computational Fluid Dynamics)技术对泵内流体进行了有限元仿真，并将仿真与计算结果进行限分析比较。