基于柔性铰链的热驱动微夹钳的实验和仿真分析

微执行器在整个微机电系统中直接面对其应用对象,需要满足定位精度高,稳定性好,响应速度快,控制方便的要求.柔性铰链以其特殊的性能广泛应用于操作执行器的设计应用中.以一种基于柔性铰链的电热驱动微夹钳为研究对象,通过实验和ANSYS有限元仿真分析对微夹钳的机械性能进行了分析,发现微夹钳端部的输出位移与输入电压基本呈线形关系.通过仿真分析探讨了柔性铰链结构尺寸变化对微夹钳性能的的影响.     

面向大流量应用的硅微阀致动器优化设计

设计了一种面向大流量应用的硅微阀流控芯片,基于电热耦合理论对芯片中的V型电热致动器进行了优化设计.通过构建温度分布的优化模型,对硅微阀流控芯片中V型致动器进行了变截面设计,并对优化前后的致动器进行了多物理场模拟.结果表明:与恒定截面V型致动器相比,在致动位移相同的情况下,优化后的致动器所需的最高温升降低了7.14％,且温度和应力分布更为均匀,在保障致动性能的同时提高了热平衡稳定性和结构稳定性.     

基于BP神经网络的U型电热微致动器仿真分析

以BP神经网络、随机有限元法为基础,对u型电热微致动器进行了仿真分析．首先利用有限元分析软件ANSYS对u型电热微致动器进行有限元分析得到具体结构尺寸对微致动器最大位移的影响,然后通过建立的BP神经网络来拟合响应与输入之间的关系,根据蒙特卡罗模拟原理获得足够多的样本值对训练后的网络进行误差分析,结果证明本文提出的分析方法是可行有效的．     

基于Workbench的直梁型柔性铰链的应力分析

正基于Workbench v12.1软件,利用材料力学基本原理,对直梁型柔性铰链内部应力进行分析,推导出了直梁型柔性铰链的应力计算公式。建立直梁型柔性铰链的有限元模型,在一端固定,另外一端承受力或力矩的边界条件下,计算分析该柔性铰链的内部应力,并与Workbench v12.1软件得到的仿真值进行对比,验证所推导应力理论公式的正确性。根据所推导出的公式,讨论了直梁型柔性铰链的几何参数与其内部应力之间的关系。     

基于压电驱动的柔性微夹钳设计及静态特性分析

设计了基于压电陶瓷驱动的两级放大柔性微夹钳机构,采用柔顺机构学、材料力学、卡氏定理,并结合微夹钳的工作原理,推导了桥式放大机构(BAM)的输入输出刚度及微夹钳机构的输入刚度方程,基于桥式机构理论位移增益,推导了微夹钳中桥式机构位移增益,进一步推导了微夹钳桥式—杠杆两级放大机构的位移增益.应用有限元分析软件Ansys 1...     

封装内气体对电热驱动MEMS性能影响的有限元分析

研究了封装内的气体对电热驱动型MEMS的性能的影响.采用有限元分析方法,得出了封装内充入不同组分的氮气和氦气混合气体时MEMS的温度场和驱动位移.分析结果表明,随着封装内混合气体中氦气含量的增加,混合气体的导热系数增加,MEMS机械臂上的温差减小,驱动位移减小.为了提高MEMS性能和保持产品的批量一致性,封装内作为检漏用的氦气的含量在检漏工艺允许范围内越少越好,并且保持含量稳定不变.     

平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究

介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考虑线圈绕组半径不同而产生的分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据.     

Design,kinematic modeling and sliding mode control with sliding mode observer of a novel 3-PRR compliant mechanism

Compliant mechanisms have great advantages to be used as micropositioning stages for high-precision applications but they are very sensitive to manufacturing tolerances and assembling errors. In this work, a novel compliant stage having 3-PRR kinematic structure and actuated by piezoelectric actuators is introduced. A kinematic modeling based on compliance of the flexible elements and finite element analysis based model have been extracted. It is found out that the experimental results are not compatible with the theoretical results due to the manufacturing, actuator assembly errors. The position control of the mechanism has been achieved using sliding mode control which is a great method for unpredictable varying parameters in the system. Sliding mode observer has also been used for the hysteresis and nonlinearities of the piezoelectric actuators. Experimental models for each actuation axis have been used as the nominal models for the sliding mode observer. In order to see the advantage of the control method simple PID control has also been implemented. It is seen that sliding mode control with sliding mode observer using experimental models reduces the position tracking errors to the range of the accuracy of our available measurement.     

硅岛式微谐振压力传感器灵敏度分析与仿真

微谐振式压力传感器尺寸小、重量轻、精度高并具有效字输出,在航空航天等领域有着广阔的应用前景.然而由于微机械加工工艺的限制,复杂结构的制作存在很多困难,因而为实现高灵敏度压力测量,微谐振式压力传感器的结构设计就显得尤为重要,因此提出一种新型硅岛式谐振梁支撑结构,它利用硅薄膜作为典型的一次敏感元件,并在其上表面中央部位设计了两个硅岛凸起平台,用以固定硅谐振梁,并通过有限元软件ANSYS进行仿真.分析结果表明,在一定量程内,该结构能有效提高谐振梁内的应力放大倍数,进而提高微压力传感器的灵敏度.     

CSMA/CD的建模和性能分析

文章对CSMA／CD（载波侦听多址访问／冲突检测）网络建立分析模型,主要对其时延、吞吐量和介质利用率进行了性能分析,分析了该三项性能指标随网络参数的变化。最后总结出了CSMA／CD网络的优缺点。     

基于SHLPN的FMS建模及其分析技术的研究

FMS是一种结构复杂、投入巨大的系统,利用Petri网在建模方面的图形化、数学化特性可以准确地分析FMS系统的性能。本文结合一个柔性制造系统的具体实例,通过随机高级Petri网进行建模,利用随机高级Petri与随机马尔可夫链的同构关系及成熟的马尔可夫链理论,分析了FMS的多项性能指标。     

计算机网络的Petri网建模及性能指标评估

本文提出了用广义随机Ｐｅｔｒｉ网理论对计算机网络进行性能指标评估建模的具体规则，并给出了其相应的广义随机Ｐｅｔｒｉ网图，导出了依据广义随机Ｐｅｔｒｉ网模型（ＧＳＰＮ）对计算机网络中几个主要性能指标直接进行计算的方程，克服了以往在建模过程中的盲目性和无规则性．提出了从广义随机Ｐｅｔｒｉ网建模到进行计算机网性能指标计算的一系列方法．这些方法可有效地完成对计算机网络的建模和性能指标的计算，对分析和设计计算机网络具有普遍的指导意义．     

数据库连接池的数学建模与性能分析

为有效地配置数据库连接池中的系统参数,根据数据库连接池管理过程的工作原理,引入离散时间排队论的思想,建立多服务台损失制的Geom/Geom/c/c离散时间排队模型。采用嵌入马尔科夫链方法,分析系统稳态队长的转移概率矩阵及其满足的递推关系式。应用模型的理论分析结果,导出请求阻塞概率、系统平均连接数、系统利用率、系统吞吐量等系统性能指标的数学表达式。通过实验证明了数据库连接池性能指标与系统配置参数之间的依赖关系。     

中间件服务性能建模与分析

中间件系统由于其众多的优良特性得到了广泛的应用,而处于三层模型中间层的中间件能否提供较高的处理速度是其特性得以发挥的根本保证。本文以ICETIPS项目为应用背景,针对中间件服务能力建立了多优先级非抢占M／M／n队列模型,对中间件系统的排队队列长度、消息等待时间、消息逗留时间、服务窗口数等指标进行了深入分析,并给出了一套完整的对中间件服务能力进行分析与优化的通用方法和计算公式,在中间件系统的分析设计与实现中有较高的应用价值。