一种具有力传感的微夹持器设计与标定

为了避免微夹持器在夹持微小对象过程中对其造成损伤或脱落,要求对夹持力进行预测和控制。提出了一种将电阻式应变片集成于微夹持器结构实现结构-传感一体化设计。以夹持力产生的应变最大、压电陶瓷驱动力产生的应变最小为目标对传感单元的尺寸参数进行优化设计。采用最小二乘方法分别标定压电驱动器输入电压、夹持力与力传感单元应变之间的关系。结果表明,描述驱动电压与传感单元应变的关系为3阶多项式,力传感单元应变与夹持力之间的关系为线性关系。可得出夹持力与驱动电压之间的关系为3阶多项式,利用该关系式可实现预测和控制夹持力。所提出的设计思路和标定方法为微夹持器设计提供一种新思路。     

基于Kriging模型的微夹持器优化设计

为了综合平衡一种新型微夹持器的张合量、夹持力灵敏度与快速响应,提出一种Kriging模型的优化方法。采用拉丁超立方抽样方法确定试验点,采用ANSYS计算各试验点对应的响应值。进行相关性分析以确定对性能影响较大的结构参数,并将其作为优化设计变量。采用Kriging理论建立能反映性能指标与设计变量之间关系的非线性模型,并建立多目标优化模型。比较分析优化前与优化后的各性能指标可知,放大倍数增大了7.4%,固有频率增大了16.46%,输出刚度增大了9.84%,最大应力减小了5.75%,说明所提出的性能优化方法有效。     

沥青涂覆镁砂对MgO-C质底吹供气元件抗热震性的影响

为了提高顶底复吹转炉用MgO -C质底吹供气元件的使用寿命 ,研究了沥青涂覆量和沥青涂覆镁砂颗粒添加量对MgO -C砖性能的影响。结果表明 ,添加沥青涂覆镁砂颗粒能明显改善MgO -C砖的抗热震性能 ,同时在保证合理的体积密度、显气孔率和强度的基础上 ,得出了能够提高供气元件抗热震性能的合理配比方案为 :沥青涂覆量为 3% ,沥青涂覆镁砂和电熔镁砂的质量比为 1 1。MgO -C砖抗热震性能提高的原因是由于高温下沥青涂覆镁砂中的沥青炭化而在镁砂颗粒周围形成缝隙 ,这些缝隙能吸收和消除较多的变形能量     

基于支持向量机的压电微操作平台非线性特性描述

压电驱动器的迟滞现象会使微操作平台出现非线性问题,严重影响了其运动精度和重复定位精度。为了解决该问题,提出了一种基于Preisach模型与支持向量机的联合建模方法来描述微操作平台的非线性特性。以一种一维微操作平台为对象,以压电驱动电压和所对应的平台输出位移为样本点,采用支持向量机理论建立反映平台非线性回归模型,利用该模型预测非样本点所对应的平台输出位移,结合Preisach模型可精确预测平台在任意电压序列作用下的输出位移。为了验证所建立模型的有效性,进行了实验研究,任意选取2组不同的输入电压序列,利用支持向量机回归模型和Preisach模型分别得到所选取的电压序列对应的输出位移的预测值,在相同的电压序列作用下进行实验得到其实测值,将实测值与预测值进行比较分析,结果表明,2组实测值与预测值之间的相对误差范围分别为0.6%～2.1%、0.02%～2.1%,预测位移与实测位移非常接近,说明所建立的模型能精确描述微操作平台的非线性特性,以实现其精确运动。     

一种微操作平台的自适应运动跟踪控制

针对微操作平台的迟滞非线性和时变性,提出单神经元PID控制策略来对其进行运动跟踪控制,从而提高平台的运动精确性和响应快速性。采用RBF神经网络辨识器对微操作平台的梯度信息进行在线辨识,利用单神经元网络学习算法完成PID参数的在线自整定,实现微操作平台的自适应运动跟踪控制。为说明所提出控制方法的可行性,将其与普通PID控制方法进行了比较分析,实验结果表明,单神经元PID与普通PID控制的位移误差范围分别为-0.5~0.5μm、-2.5~2.5μm,调整时间分别为0.1s、0.4s,所提出控制方法具有更好的控制精度和响应快速性,并具有较强的自适应性。     

底吹供气元件中心通气管表面涂层的研究

以α Al2 O3微粉和铝螯形化合物 (ALCH)或硅有机化合物 (Si(OC2 H5) 4)为底吹供气元件中心不锈钢通气管的表面涂层原料 ,研究了α Al2 O3与ALCH的质量比(简记为AL)、α Al2 O3与Si(OC2 H5) 4的质量比 (简记为SI)以及涂层厚度对通气管渗碳层厚度和表面涂层粘结强度的影响。研究结果表明 :随着AL、SI或表面涂层厚度的增加 ,表面涂层的粘结强度降低 ,通气管的渗碳层厚度减小 ;在相同条件下 ,α Al2 O3-ALCH系涂层的的粘结强度和对钢管的防渗碳性能均优于α Al2 O3-Si(OC2 H5) 4系的。同时 ,从热力学角度分析了α Al2 O3-ALCH系和α Al2 O3-Si(OC2 H5) 4系表面涂层的热力学稳定性     

基于振动控制的微小物体释放操作方法与实验研究

针对微夹持器在夹持微小物体过程中的黏着问题,提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。应用弹性黏着理论证明了可利用压电振动效应产生的惯性力克服微夹持器与微小物体之间的黏着力,说明了该释放操作方法的可行性。采用实验方法建立反映压电微夹持器振动特性的动态模型,基于该模型得出稳定释放微小物体时驱动器输入电压幅值和频率应满足的条件。以一种微夹持器为对象搭建实验平台进行微小物体的释放实验,结果表明：所提出的释放操作方法是可行的;同时微小物体的尺寸越小、释放越困难,需要越大的惯性力克服其受到的黏着力。     

连铸浊环水系统改造探讨

根据连铸浊环水系统的运行状史、工艺及对水质要求和现场实际,分析了技术改造的可行性,并提出了改造方案。