圆柱形多自由度超声电机特性的实验研究

从提高驱动效率、改善输出性能的角度出发,研制了一台新结构形式的圆柱形多自由度超声电机,对电机定子的工作模态和电机的输出性能进行了测试.电机定子的模态实验表明,无论是工作频率的一致性、驱动端的振幅,还是压电陶瓷元件与工作振型的相互位置关系,均较好地满足了设计要求.电机输出性能的测试结果表明,电机的输出转速和输出转矩得到显著提高,电机的性能体积比超过国外同类型、同规格的电机.     

多自由度超声电机研究的一些新进展

多自由度超声电机是从九十年代初开始研究的、在单自由度超声电机的基础上发展起来的一种新型电机。由于这种电机能提供两个或两个以上自由度的运动，且具有超声电机本身的独特优点，因而有广阔的应用前景。文中列举了几种最新出现的多自由度超声电机，阐述了它们的结构、工作原理和特点，为关注这方面发展动态的同行们提供参考。     

基于旋转型超声电动机的电控坐标平台

研究旋转型超声电动机在线性坐标平台和旋转坐标转台中的应用技术。介绍所研制的TRUM45旋转型超声电动机的工作原理及其优点。介绍基于旋转型超声电动机的线性坐标平台和旋转坐标转台系统组成及其控制方式。由于旋转型超声电动机具有单位体积出力大、可断电自锁等优点,基于旋转型超声电动机的线性坐标平台和旋转坐标转台,可以弥补传统精密坐标平台和目前基于直线型超声电动机的坐标平台之不足,具有广阔的应用前景。     

化工反应器系统的最大时滞可耐受度指数求解与应用分析

化工反应器系统具体操作过程中常会受到时滞和不确定参数影响,在一些操作工况下不确定参数是不可调节的。为了保证化工系统实际操作的安全和可靠性以避免环境污染事件和人员伤害,系统所能耐受的最大时滞值非常有必要得到求解和分析。提出了含不确定参数的化工反应器系统的时滞耐受度指数问题、给出了求解和应用分析框架。首先对反应器系统进行建模,采用泰勒展开式和拉普拉斯变换将反应器系统线性化成为含不确定参数及时滞的传递函数模型。其次采用PID闭环控制的控制策略对系统进行动态响应性能测试,PID参数采用MATLAB的NCD(nonlinear control design package)模块进行优化。最后采用二分法结合系统的动态响应性能测试结果对系统所能耐受的最大时滞值τmax进行求解。以一个典型具有连续进出料的反应-分离系统为案例,对含不确定参数的反应器系统的时滞耐受度指数进行了求解和分析。研究结果表明,所提出的研究策略可以为含不确定参数的连续反应器系统的时滞耐受度指数的求解提供快速、简洁有效的方法和思路,从而提高化工反应器系统实际运行的安全和可靠性。     

深切口椭圆柔性铰链优化设计

考虑深切口椭圆形柔性铰链比其他常用的柔性铰链更适用于具有大行程要求的柔性机构,本文对其进行了优化设计。建立了深切口椭圆形柔性铰链的刚度模型,探讨了结构参数对其转动刚度的影响。分析了深切口椭圆柔性铰链的柔度矩阵,利用Newton-cotes求积公式简化了柔度系数的计算,在此基础上构建了多目标加权优化模型,利用模糊优化设计方法对各结构参数进行了优化设计。优化结果表明:绕Z轴旋转的角位移提高了16.72%;绕Y轴旋转角位移下降了16.01%;沿X轴、Y轴和Z轴产生的线位移分别下降了10%、29.33%和51.84%。数据显示:经过优化的柔性铰链在所期望的Z轴方向上的转动能力得到了提高,同时抑制了其他方向上的运动能力,从而提高了柔性铰链的整体运动精度和结构柔度,可用于高精密、大行程光波导封装定位平台。     

含滞后及不确定参数动态过程系统的定量优化方法与应用

许多动态化工系统含有不确定参数。当含不确定参数的过程系统又带有滞后环节时,系统的优化问题就变得非常复杂。对含不确定参数的化工系统的动态过程进行优化,若未考虑滞后环节对动态优化结果的影响,不能保证系统实际操作的优化及安全运行。本文采用改进的有限元正交配置优化算法,较好地解决了含有滞后、不确定参数的化工过程的动态优化问题。最后将一个具有循环返料的反应-分离器系统以及一个绝热反应釜作为案例对该优化方法的应用进行分析,根据案例的研究验证了该优化方法的有效性,从而为含有滞后、不确定参数的动态系统的设计和操作性能优化提供一种有效的定量分析方法和理论依据。     

多自由度球形超声电机的发展和应用

综述了国内外多自由度球形超声电机的研究现状及其应用场合,详细介绍了国内外目前已经发展的几种多自由度球形超声电机的结构、原理、性能和特点,针对原有的圆柱－球体三自由度球形超声电机的一些缺点提出了改进的结构方案,并指明了它在今后研究中需要解决的关键技术及其应用前景。     

柔性薄膜复合形状记忆合金弹簧驱动器

针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_0.8Ba_0.2ZrO₃,简称PBZ)纳米陶瓷纤维制备柔性薄膜,并与NiTi合金弹簧复合制得PBZ/PVDF@SMA复合驱动器,通过薄膜的电卡效应加热及冷却SMA丝,与传统电流加热及自然冷却方式进行了对比。结果表明,缩短了SMA丝循环周期,提高了其响应频率,有利于扩大SMA的适用场所。     

V形压电直线电机结构优化研究综述

V形压电直线电机是一种结构简单、响应快速、机械输出性能良好的压电直线电机,目前在深空探测装备的精密驱动、生物医学的细胞微操作和航空航天飞行器的精密控制上得到了广泛应用,V形压电直线电机结构的优化提高了压电直线电机的输出特性,对拓展压电直线电机的应用领域有着非常重要的意义。文章阐明了V形压电直线电机应用现状以及其研究与应用的必要性,通过分析近年来国内外学者对V形压电电机进行结构优化的技术成果,总结出影响V形压电直线电机输出性能的主要因素,同时对V形压电直线电机的有待进一步探索和研究的问题做出了展望。     

面内纵振复合模态直线超声电机模态识别方法

为识别一类纵振复合振动模式超声电机定子的工作模态,为优化定子动力学设计提供依据,提出通过局部振型相关分析识别电机定子的模态识别方法。首先,分析了纵振复合模态超声电机定子的工作模态,结合激光多普勒测振系统原理分析了面内振动模态识别的难点;其次,在电机定子动力学分析的基础上,提出了通过振子底端局部振型识别工作模态的方法;最后,通过定子样机的激光多普勒测振仪扫频测试,验证了通过定子底部端面局部振型来识别工作模态这一方法的可行性。结果表明:该方法可推广应用于由一对纵振模态复合的超声振子的工作模态识别,还可更高效地从有限元分析得到多个模态分析结果中识别工作模态,为结构的动力学优化奠定基础。