国外电子陶瓷的发展及应用

全面介绍了国外电子陶瓷材料及应用的发展现状；叙述了电子陶瓷制备新工艺、新技术；简介了电子陶瓷材料及器件的发展前景。     

压电陶瓷驱动器迟滞非线性的改善方法

压电陶瓷驱动器在微位移定位方面被广泛应用,但压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,因此,介绍了各种改善压电陶瓷驱动器迟滞非线性特性的方法,并提出了用3次样条插值法和最小二乘曲线拟合法来实现压电陶瓷驱动器的精确定位,改善压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性,实验表明,以上方法可使压电陶瓷驱动器的定位误差小于5％.     

模糊神经网络的交叉研究

介绍模糊神经网络交叉的基础与途径，从基于神经网络的模糊逻辑系统和用模糊逻辑增强的的神经网络两个方面介绍了模糊神经网络交叉研究的具体实现，最后指出模糊神经网络交叉的未来方向。     

银掺杂对低温烧结四元系陶瓷压电性能的影响

研究了微量银掺杂对多层压电陶瓷器件中使用的高性能低温烧结PMN－PNN－PZT（PMNNZT）基陶瓷压电性能的影响。结果表明：在烧结后没有产生明显的新相，少量银掺杂促进了陶瓷的烧结，增强了PMNNZT陶瓷的铁电性。对其压电性能的影响比较显著，具体表现为：微量的银掺杂增强了压电性能，但更多的银掺杂恶化了陶瓷的压电性能。该文解释为银掺杂影响了压电陶瓷材料的应变性能，从而进一步影响了压电性能。     

关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题

综合分析无铅压电陶瓷在压电陶瓷材料中的地位,指出要想让无铅压电陶瓷完全取代铅基压电陶瓷在现阶段是不可能的,但对大量的压电中端应用和低端应用,无铅压电陶瓷材料与器件大有用武之地;给出了目前无铅压电陶瓷研究的主要体系,包括BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷和铌酸盐系无铅压电陶瓷;分析了当前无铅压电陶瓷研究开发应注意的问题,并对今后研究开发的相关方向,如提高机电耦合系数(k)、压电常数(d)和机械品质因数(Qm)等,提出了一些建议。     

基于深度神经网络(DNN)的压电陶瓷前馈补偿研究

针对压电陶瓷固有的迟滞非线性,设计了一种基于深度神经网络(DNN)的前馈补偿控制系统。该系统包含1个输入层、7个隐藏层和1个输出层。实验结果表明,开环情况下压电陶瓷的位移线性误差达8.91μm。施加神经网络前馈补偿后,压电陶瓷的最大位移误差降低到80 nm,稳态误差为±20 nm。进一步测试表明,在10～100 Hz输入频率下系统最大误差小于100 nm,均方根误差为0.01μm,验证了深度神经网络能够准确补偿压电陶瓷动态迟滞非线性,具有较好的频率泛化能力。     

压电材料的发展及应用

对压电学作了历史地回顾之后.本文概括地叙述了国内外,特别是我所的压电材料的发展以及它们的各式各样的应用.最后介绍了压电陶瓷的发展趋势.     

模糊神经网络的研究现状及发展前景

本文介绍了模糊神经网络的基本概念,以及９０年代在模糊神经网络发展中取得的重要研究成果,并且预测了这门新兴技术在未来诸多领域中的应用剪影。     

压电电声陶瓷片的无垫粉叠层一次烧成

通过向实用化的压电电声瓷料中加入烧结收敛剂，减少Ａ位Ｐｂ２＋含量以及改进叠层烧结工艺等方法，实现了瓷片的无垫粉叠层一次烧成。瓷片的电性能优良，剥离率可达７０％以上，表面平整光滑。简化了生产工艺，提高了瓷片成品率，降低了生产成本。     

一种新型压电陶瓷控制器的研究

压电陶瓷的迟滞、非线性和蠕变特性，降低了它的定位精度，且给压电陶瓷微定位系统的控制带来困难。该文提出一种新的智能逻辑规则控制算法，仿真结果表明，与PID控制算法相比，控制器输出不仅超调量小、响应时间快，而且控制器的控制精度可以预先设定并通过直接调节参数而满足，满足了压电陶瓷微定位系统高精度的要求。     

基于PI迟滞模型的压电陶瓷复合控制算法研究

为减小压电陶瓷的迟滞非线性对系统跟踪精度的影响,该文采用经典的存在逆解析的PI迟滞模型对压电陶瓷的迟滞特性进行建模,将PI模型的逆模型用于压电陶瓷的前馈控制算法中,然后设计了神经元比例、积分、微分(PID)反馈控制算法,将前馈控制算法与神经元PID反馈控制算法结合得到了压电陶瓷的复合控制算法。将仅含前馈的控制算法和复合控制算法在压电陶瓷的控制器上执行,实验结果表明,仅含前馈的控制算法的跟踪误差为1.256 μm,而复合控制算法的跟踪误差仅为0.092 μm,该复合控制算法使跟踪精度提高了1.164 μm。     

基于PI迟滞模型的压电陶瓷复合控制算法研究

为减小压电陶瓷的迟滞非线性对系统跟踪精度的影响,该文采用经典的存在逆解析的PI迟滞模型对压电陶瓷的迟滞特性进行建模,将PI模型的逆模型用于压电陶瓷的前馈控制算法中,然后设计了神经元比例、积分、微分(PID)反馈控制算法,将前馈控制算法与神经元PID反馈控制算法结合得到了压电陶瓷的复合控制算法。将仅含前馈的控制算法和复合控制算法在压电陶瓷的控制器上执行,实验结果表明,仅含前馈的控制算法的跟踪误差为1.256μm,而复合控制算法的跟踪误差仅为0.092μm,该复合控制算法使跟踪精度提高了1.164μm。     

基于RBF神经网络的压电执行器迟滞建模

针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性特性问题,该文提出了一种最小二乘法与径向神经网络相结合的建模方法。首先,通过搭建压电执行器位移测试系统,得到执行器输出位移与输入电压的对应曲线关系,然后用最小二乘法对该曲线进行多项式拟合,得到压电执行器的迟滞数学模型,在此基础上再用径向基函数神经网络方法对该模型进行优化。最后对建立的模型进行分析发现,用最小二乘法拟合的多项式数学模型,其最大误差Emax=0.244 7 μm,标准方差δ=0.059 02 μm,而利用径向基函数(RBF)神经网络优化建模后,Emax=0.079 89 μm,δ=0.016 04 μm。实验证明该模型有较高的准确性, 该文为压电执行器迟滞建模提供了一种新的方法。     

压电智能挠性板的主动振动控制研究

对挠性悬臂矩形板的主动振动控制进行了研究。给出了悬臂板的压电敏感器和致动器的布置准则，并推导了悬臂板的（包括弯曲和扭转振动模态）基于分布式压电致动器的压电致动方程，可以根据该方程设计悬臂板压电主动振动抑制的控制器。该文在控制方法上采用应变律反馈控制和线性二次型（LQR）控制，计算机数字仿真结果表明：设计的控制律对于悬臂板的弯曲和扭转振动是有效的。     

非线性压电作动器的振动模糊控制方法

在振动主动控制问题中，压电作动器常表现出一定的非线性特性。研究压电作动器的非线性特性，对于设计智能结构中的控制系统和控制策略非常重要。该文针对压电作动器表现出的非线性特性，提出一种基于模糊自适应滤波算法的前馈主动控制方法。数值仿真结果表明了该非线性模糊自适应控制方法的有效性。     

基于钝化微分的压电微动平台PID控制

为避免压电微动平台在工作过程中受到扰动或冲击,采用改进比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在平台的PID控制器中引入低通滤波器,以降低微分环节对扰动或冲击的敏感性(即使微分环节对扰动或冲击产生钝化效应),进而设计出了压电微动平台的改进PID控制器;接着,基于所搭建的压电微动平台位移测量系统,实验验证了所设计的钝化微分PID控制器的效果。实验结果表明,在钝化微分PID控制作用下,平台具有较快的响应,达到5μm阶跃目标的响应时间为0.3s,无超调;平台的定位误差显著减小,在跟踪最大值为15.25μm的变幅值三角波时,定位误差中线由无控制时的-0.7～1.2μm减小为-0.1～0.1μm。     

压电智能层合结构噪声主动控制的实验研究

根据噪声主动控制原理，建立了压电智能层合结构噪声主动控制模型，在隔声箱内部激励分别单频、多频情况下，进行了噪声控制实验研究。研究表明，在50～450Hz的频段内取得了良好的降噪效果，其中在80Hz的最大降噪达到26．4dB，且控制系统具有很好的稳定性。     

基于区间二型T S模糊系统的压电迟滞特性建模

为了辨识压电驱动器中固有的迟滞特性,提出了一种基于区间二型Takagi Sugeno(T S)模糊系统的建模方案。首先,引用垂直距离公式替换传统的误差计算公式,使聚类算法与所辨识的超平面结果直接相关联,并提出了改进的区间二型模糊C回归模型(FCRM)聚类算法用于模糊空间的划分,提高了区间划分精度。其次,针对超球型高斯隶属度函数与超平面型聚类算法结构不匹配的问题,引入了与超平面相匹配的超平面隶属度函数完成模糊前件参数的辨识,并利用最小二乘法完成模糊后件参数的辨识。最后,利用上述方案完成了压电驱动器迟滞特性的建模。实验结果证明该方案是有效的。     

压电能量收集中储能器件的研究

目前压电振动能量收集成为微能量领域的研究热点.由于收集的能量较小,因此需要储能器件把收集的能量存储起来以便为电子元件供电.比较了常用的储能器件,包括电阻、电解电容器、超级电容器和可充电电池.研究了这些器件的充放电特性和应用状况,比较了这些器件的优缺点,结果发现,超级电容器可在低压状态下为电子元件有效供电,适合在压电能量收集中推广应用.     

压电器件阻抗测试系统的研制

基于压电器件的等效电路模型,利用导纳圆理论图测量压电器件阻抗特性参数及过零检测相位差测量原理,构建了一套完整的压电器件性能参数阻抗测试系统。通过单片机控制信号产生幅值固定、频率可变的正弦信号,经功率放大后驱动压电器件产生超声高频振动,并采集压电器件两端的电压、电流及相位差信号,通过串口传给上位机。上位机采用基于Labview人机交互界面,实现压电器件阻抗特性参数计算和图形显示。实验结果表明,本测试系统能测量压电器件各主要相关参数,并动态显示阻抗特性曲线,可用于压电器件的参数测试与性能评估。