一种低耐压器件实现的压电陶瓷驱动电源

介绍采用普通低耐压器件三端可调集成稳压块实现的３００Ｖ输出的压电陶瓷驱动电源的设计思想，电路原理，设计计算及安装调试等内容，该设计的特点是电路简单，可靠性好，经济实用。     

一种大行程高精度微执行器的研究

为了解决宏/微驱动系统中大行程和高精度之间的矛盾,研制了一种基于摩擦工作原理的压电陶瓷驱动的新型大行程、高分辨率步进式微执行器,该微执行器的行程为300mm、位移分辨率为0.02μm.提出了一种新型的基于压电陶瓷的柔性四杆型可调预压装置,并进行有限元分析.建立了微执行器系统的动力学模型,基于Karnopp“粘滞-滑移“摩擦模型分析微执行器力学特性.对微执行器的运动特性进行实验测试.     

新型惯性式压电驱动机构的研究

基于控制移动机构和支撑面之间摩擦力的方法,提出了新型惯性冲击式压电陶瓷驱动机构的研究方案.分析了驱动机构的工作原理,驱动电压与驱动力、位移之间的关系,设计、制做了可实现直线往复运动的压电微型驱动器结构,并作了相关的性能测试.实验结果表明,采用简单的对称信号波形能驱动机构运动.直线驱动器最高速度可达1 mm/s,最大步长分辨率为20 nm,最大承载能力为1 000g.     

新型惯性式压电旋转驱动器

提出通过机械方式控制压电移动驱动器和支撑面之间摩擦力的有序变化,形成有规律运动的新型惯性式压电旋转驱动器的研究方案。设计了旋转驱动器的结构模型,分析了驱动器的受力和运动原理,制作了旋转驱动器样机,并作了相关的性能测试,得到了旋转驱动器的旋转步长,转速随驱动电信号频率、幅值变化的关系曲线。试验结果表明,研制的旋转驱动器能实现大行程(360°)、高分辨率(15μrad)、高转速(0.26 rad/s),且运动性能稳定。该旋转驱动器在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

压电型惯性微驱动器研究

提出基于惯性-摩擦的新型压电驱动方式,设计出可实现直线运动和圆周运动的压电微型驱动器。对微驱动器进行了动力学建模,给出了试验结果及分析,并讨论了驱动器的应用方向。     

基于磁流体的微泵的研究进展

首先介绍了基于磁流体微泵的工作原理,并且根据Navier-Stokes公式推导出了磁流体在梯度磁场中所产生的驱动力大小。然后,回顾了磁流体微泵的发展历程,对各阶段磁流体微泵的产生进行了研究,梳理出了各磁流体微泵的发展脉络,并且详细描述了各微泵的结构特点以及优缺点。最后,简单展望了磁流体微泵的发展趋势,指出磁流体微泵发展中存在的问题,例如磁流体的制备、磁流体微致动理论体系不完善和新型磁流体微泵的设计等,并针对这些问题提出了有效的解决方案。     

Modeling and control of a piezoelectric microactuator with proprioceptive sensing capabilities

In this paper, modeling and control strategies for a new observability-optimized piezoelectric microactuator are presented. The targeted applications mainly concern the design of microgripper for micromanipulation tasks. The device has been designed using a topological optimization method, which takes into account the optimal full integration of piezoelectric actuating and sensing elements within the device. It is achieved in link with modal controllability and observability considerations. The vibrational modes that govern the tip deflection of the monolithic compliant structure are proved to be fully observable by the integrated sensing area of the device. The proposed control strategy permits to simply reconstruct the deflection using electric charges measurement and modal state observer. Finally, the vibrations that are naturally induced by the flexible structure are successfully damped using robust and low order controller.     

基于多次压电效应的微执行器

基于多次压电效应理论提出一种有别于传统压电执行器驱动方式的微执行器,且可实现弹性位移与多次逆压电位移的两级定位功能.详细地分析了基于多次压电效应的微执行器的原理,并采用PZT-5压电陶瓷叠堆进行实验,通过改变压电叠堆的边界条件得到了基于多次压电效应的微执行器的位移量,实验结果表明该微执行器产生的弹性位移、多次逆压电位移及总位移均与所施加外力具有较好的线性关系.实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且证明了基于多次压电效应的微执行器的可行性,同时,通过实验间接地量化出PZT-5的二次逆压电系数约为9.46×10-12m2/N.多次压电效应研究为压电执行器的设计提供了一条新途径.     

两种压电陶瓷微位移器的特性分析与实验对比

压电和电致伸缩材料，根据其压电和电致伸缩效应，可作为新型的微位移器件。它具有结构紧凑、体积小、分辨率高、控制简单等优点。不存在发热问题，容易实现０．０１μｍ的位移精度。在精密机械及航空航天精密工艺中得到了广泛应用。本文对这两种材料的机电耦合效应进行了描述。并通过实验曲线对两种典型的压电和电致伸缩材料的特性进行了分析对比，指出了各自的适用范围。     

V型电热硅微致动器动态频率特性

提出了V型电热硅微致动器的弯曲振动力学模型。考虑到微米尺度上的硅梁难以简化为质量块、弹簧振动模型,采用了连续体建模,据此可进行其模态分析及动态频率特性的理论研究。利用自行设计制造的在线动态测试机构,测试了V型电热硅微致器在不同激励电压驱动下的响应输出,结果表明其位移输出也是随交变驱动电压的变化而非同步地发生变化。