微机械振动陀螺的耦合误差和隔离耦合的结构设计

微机械振动陀螺是近几年发展起来的新型惯性元件,其误差源主要有微机械结构的Brownian噪声,电路噪声,机械耦合误差及电子机械耦合误差等,这些误差严重影响陀螺仪的精度。本文提出了单级隔离耦合和双级隔离耦合的结构方案,有效减小机械耦合误差,提高精度。     

基于Krylov子空间法的MEMS降阶建模与仿真

获得系统的宏模型是MEMS系统级建模与仿真的关键。将Krylov子空间理论与方法应用于MEMS降阶建模,介绍了Krylov子空间的理论基础,针对MEMS中常见的静电—结构耦合系统,建立了有限元动力学方程,运用修正Arnoldi算法得到降阶模型。算例表明,经大幅度降阶得到的模型真实地反映了系统地运动状态,大大缩短了求解时间,降低了计算复杂度。     

针对纳米纤维制备的静电纺丝技术研究进展

通过对近年来大量相关文献进行分析,在介绍最新静电纺丝技术的同时,归纳出静电纺丝技术制造纳米纤维发展的两个方向,即微观控制方向与宏观制造方向.指出微观方向发展主要集中在如何提高纳米线的定位精度与纤维均一性等微观指标的控制;宏观方向上将聚焦于如何提高纺丝效率以及丝线有序性收集等关键问题上,为静电纺丝技术进一步发展提供了新的思路.     

柔性臂杆、柔性关节空间机械臂TS模糊轨迹跟踪及双柔振动并行综合控制

针对存在参数不确定和外界干扰的柔性臂杆、柔性关节空间机械臂追踪期望运动的问题,设计了基于TS模糊模型的滑模鲁棒控制方案和双柔性振动并行控制方案。首先,设计了关节柔性补偿器以提高系统的等效关节刚度。其次,利用反馈线性化技术建立了系统追踪期望轨迹的误差动力学方程,通过对系统Lyapunov稳定性证明来选择滑模控制参数;简化并改进TS模糊推理规则,提出了模糊滑模鲁棒控制方法,可解决滑模控制的抖振问题并具有计算量少、控制力矩小的优点。再次,提出了柔性臂杆振动模态的直接反馈控制方案,解决了双柔性并行综合控制的问题。最后,运用逐步仿真的方法,对比仿真结果,证实了所设计轨迹跟踪、双柔性并行综合控制方案的有效性和稳定性。     

鞘气聚焦电纺射流喷射的电学特性

开展了鞘气聚焦高效率纺丝射流喷射的研究。搭建了带有微弱电流检测模块的鞘气聚焦电纺喷射实验平台,讨论了鞘气约束作用下纺丝射流的流变与运动行为,结合理论模型分析了鞘气供气压强等工艺参数对纺丝电流的作用规律。实验显示:鞘气聚焦促进了射流的拉伸细化,降低了射流喷射临界启动电压,减小了纳米纤维的直径、提高了电纺纳米纤维的均匀性。当供气压强由0kPa上升到50kPa时,射流喷射平均临界启动电压由10.2kV降低至2.9kV;施加电压为4kV时,经4.4s产生峰值为532nA的冲击电流,稳定喷射阶段纺丝电流为300~500nA。鞘气聚焦还减小了射流直径和表面电荷密度,纺丝电流减小至没有鞘气聚焦时纺丝电流的1/7;纺丝电流随着鞘气压强、喷头至收集板距离的增加而降低,随着施加电压和溶液质量百分数的增加而增大。得到的结果表明:鞘气聚焦抑制了射流喷射过程的电荷干扰,减小了纺丝射流直径,提高了静电纺丝的稳定性。该方法为改善静电纺丝技术的控制水平提供了新的途径。     

电纺纳米纤维的表面形态研究

使用静电纺丝的方法电纺不同材料,得到不同的纳米纤维,通过SEM电镜观察纳米纤维的表面形态,分析造成纳米纤维表面形态不同的原因,给出造成纳米纤维表面形态可能影响因素,为纳米纤维表面形态形成的研究提供了一些新思路。     

超细电纺纳米纤维的直接制备(英文)

采用装配有疏水铜网的新型喷头研究了超细纳米纤维的制备.静电纺丝实现之前,首先对铜网进行了疏水处理,并将其安装于喷头前端.静电纺丝过程中,聚合物溶液由精密注射泵输送至喷头处.安装于喷头的铜网可将管道内的聚合物溶液分成多股细流从铜网网孔中流出.从铜网网孔流出的溶液细流受电场力作用被拉伸成多股独立射流,并从喷头携带走聚集的正电荷.受铜网表面疏水性和射流间电荷排斥力的影响,从铜网喷射出的多股射流都将保持其独立的轨迹而不会产生聚集.疏水铜网有利于减小纺丝射流的初始直径,并获得均匀的超细纳米纤维.利用新型的电纺丝喷头成功制备了直径20～80 nm的聚氧化乙烯(PEO)和聚乙烯醇(PVA)超细纳米纤维.实验结果表明,超细纳米纤维的直径随着电纺丝溶液浓度的增加而变大.     

电纺直写纳米纤维在图案化基底的定位沉积

为进一步提高单根电纺丝纳米纤维的定位沉积和形貌控制水平,基于近场静电纺丝技术,研究了单根直写纳米纤维在无图案硅基底的沉积行为;仿真分析了图案化硅基底上方的空间电场分布;采用图案化硅基底作为收集板,实验考察了微图案形状、收集运动速度等因素对单根纳米纤维定位沉积的影响规律。实验结果显示,电纺直写技术具有良好的定位精度,可将直径为100～800 nm的纳米纤维精确定位于直径仅为1.6μm的圆形微图案阵列上表面;收集板运动速度较小时,受电场力影响纳米纤维沉积轨迹将朝微图案偏移7μm;收集板运动速度进一步减小时,纳米纤维在基底微图案附近或上表面产生聚集;长条形微图案对纳米纤维沉积过程具有良好的引导与约束作用。得到的结果表明,基于近场静电纺丝的直写技术可较好地实现单根纳米纤维在图案化硅基底的精确定位沉积。     

搭建快速原型技术应用服务平台

快速原型技术是先进制造技术群中的重要组成部分,又是涉及多学科的新型综合制造技术,政府应该在政策和财力上给予支持,充分利用高校和科研院所的资源,搭建为中小企业服务的快速原型技术服务平台,提高企业的创新能力和市场竞争力.