致动器
- 基于电荷泵的压电致动器迟滞非线性改善研究
1 引 言压电致动器因其尺寸小、精确度高、输出力大、频率响应快等优点[1],而被广泛应用于精密定位、微纳米测量等领域[2, 3]。随着精密工程和微纳米技术的不断发展,压电致动器已经成为很多前沿科技的核心驱动单元,大大推动了高科技产业的不断发展[4, 5],因此研究压电致动器的驱动方法显得尤为重要。在电压驱动下,压电致动器自身具有的迟滞特性严重影响了定位精度,为了解决压电致动器输出位移与输入电压之间的迟滞非线性问题[6],国内外学者进行了大量的实验和研究,目
计量学报 2023年11期2023-12-06
- 具有大行程的步进型压电致动器研究综述
中[9]。压电致动器是一种新型的致动器,可以满足精密定位系统中纳米级定位分辨率的需求。压电致动器一般基于压电元件的逆压电效应来产生位移运动,单个压电元件的工作行程只有几微米或几十微米,这极大地限制了压电致动器的应用范围。为了克服这个问题,国内外相关学者提出了各种方法使压电致动器实现大的工作行程(毫米级别,甚至几厘米)[10]。目前,根据驱动原理不同,可以将压电致动器分为直动型压电致动器和步进型压电致动器。直动型压电致动器通常利用柔性放大机构放大压电元件的输
重庆理工大学学报(自然科学) 2023年9期2023-10-13
- 压电致动器的力学输出计算
5000）压电致动器作为新型的制动工具，被广泛应用于航空航天、医疗卫生、微机电系统等多个领域，越来越发挥着重要的作用。文献[1-3]对压电材料的制备及其压电性能进行了研究，认为压电新材料为未来可穿戴装备与智能精密控制装备的制造提供了新路径。文献[4-5]研究了压电材料在传感方面的应用，认为压电材料在力学传感中可以感知微纳级的变化，压电材料在发展新型传感装备中起到重要作用。文献[6]研究了多层陶瓷压电致动器的力学输出性能，用实验的方法获得了多层压电陶瓷致动器
自动化与仪表 2023年7期2023-07-29
- 压电驱动GMAW 短路过渡行为控制
渡，并基于压电致动器实现了对短路过渡行为的主动控制.1 试验系统1.1 系统结构及控制系统文中设计的压电驱动GMA 焊接试验系统如图1 所示，主要由组合压电致动器焊枪、恒流焊机、行走滑台、高速摄像、以及上位机控制系统组成，系统运行过程为上位机软件进行焊接参数设定，焊接进行启动高速摄像实时记录熔滴过渡过程，行走滑台同时触发以恒定速度送进，实时调控送丝速度，稳定电弧平衡熔化速度与送丝速度稳定焊接过程，实时采集电流电压信号，而后完成焊接任务退出程序.图1 试验系
焊接学报 2023年3期2023-05-16
- 新材料带来更强壮灵活人造肌肉 有望让机器人逼真模仿自然运动
以将电能转换为致动器的动能。每张PHDE薄膜都像一根头发一样轻薄，大约35微米厚，当多层堆叠在一起时，它们就变成了一个微型电动机，可像肌肉组织一样发挥作用，并产生足够的能量来为机器人或传感器的运动提供动力。研究人员已制作出4-50层不等的PHDE薄膜堆叠。配备PHDE致动器的人造肌肉可产生比生物肌肉更多的动力，柔韧性也比自然肌肉高3～10倍。UCLA的研究利用了“干法”工艺。该工艺用刀片将薄膜分层，然后进行紫外线固化硬化，使各层均匀。这增加了致动器的能量输
机床与液压 2022年13期2022-11-02
- 香港理工大学研制出温度自调节智能服装
些镂空上覆盖有致动器。这些致动器由大量金属和塑料制成的超薄轻质条带组成，当佩戴者感到温暖时，这些条带向外卷曲，使人的体温降低。相反，当佩戴者感到寒冷时，条带变平，抑制热量溢出。通常，热膨胀和收缩是常用材料的固有特性之一。聚乙烯（PE）的主链上有许多C—C 键，其线性热膨胀率比典型纺织材料（例如尼龙和聚酯）高得多。在PE 薄膜上沉积金属层，如Cu，就得到了双层结构。Cu 层的热膨胀比（约10-4）相较于PE 膜（约10-3）要小得多。在炎热的环境中，下层的P
纺织科学研究 2022年10期2022-10-23
- 美国科学家研发新材料有望制造出更强壮灵活的人造肌肉
以将电能转换为致动器的动能。每张PHDE薄膜都像一根头发一样轻薄，大约35微米厚，当多层堆叠在一起时，它们就变成了一个微型电动机，可像肌肉组织一样发挥作用，并产生足够的能量来为机器人或传感器的运动提供动力。研究人员已经制作出4～50层不等的PHDE薄膜堆叠。配备PHDE致动器的人造肌肉可产生比生物肌肉更多的动力，柔韧性也比自然肌肉高3～10倍。UCLA的研究利用了“干法”工艺。该工艺用刀片将薄膜分层，然后进行紫外线固化硬化，使各层均匀。这增加了致动器的能量
传感器世界 2022年7期2022-10-12
- 多致动器轴承预紧力加载控制仿真
现象，采用多个致动器对试验轴承施加载荷，使得每个致动器的输入电压减小，有效减小每个致动器所产生的欧姆热，同时每个致动器直接与轴承内（外）圈相抵接，减小了机构的复杂程度。本文基于多个致动器沿周向均匀的分布，实现多种载荷加载。各致动器上配有力传感器，对输出力值进行监测及反馈形成闭环。基于偏差耦合控制结构，通过模糊PID完成对结构内的各通道输出力的控制，利用基于扩张状态观测器（extended state observer，ESO）的比例-积分控制器对对产生的同
制造业自动化 2022年9期2022-10-03
- 多气腔软体致动器的弯曲特性分析和试验验证
成部分就是软体致动器。现在气动软体致动器按照动作类型可以分为：伸长收缩、弯曲、扭转、螺旋或缠绕型等。按照结构类型可以分为：气动网格致动器、多气腔软体致动器、变刚度软体致动器等。FARROW和CORRELL基于单向气动增强纤维软体致动器，在其中集成了应变和压力传感器，将这些传感器整合到同一个致动器中，可以实现致动器曲率和环境接触力的本体感知。CONNOLLY等设计一种复合式的增强纤维仿生手指软体致动器，可以实现单向弯曲、径向延伸、横向膨胀等动作，并且提出了一
机床与液压 2022年10期2022-09-20
- 麻省理工学院团队设计改进新型““人造肌肉””材料可驱动微型飞行器实现长时间高精度飞行
寿命介电弹性体致动器驱动的高升程微型空中机器人》为题发表，并被选为该期刊的封面文章。介电弹性体致动器能够基于电场驱动直接把电能转化成机械能，用于软体机器人的“ 肌肉” 制作。不过，相较驱动刚性机器人的压电双晶片和电磁电机等刚性执行器，市面上大部分介电弹性体致动器的功率密度和寿命都较低，且需要较高的驱动电压。为此，来自麻省理工学院的研究团队设计了一种“基于并联多层电极材料技术、具有低驱动电压、强耐久性”的新型介电弹性体致动器，不仅能够提升微型飞行器的动力，而
海外星云 2022年11期2022-06-17
- 直线形压电致动器的研究综述
越来越高，压电致动器在微驱动和微操作领域起到了重要作用，科研人员对这领域的探索越来越深入[1-4]。与传统的电磁致动器不同，压电致动器是利用压电陶瓷的逆压电效应来激励定子弹性体的振动，通过与动子的接触摩擦来实现位移输出，其不会受到电磁干扰的影响，可以在强磁环境中稳定运行。此外，压电致动器还具有结构设计简单、输出力矩大和起动速度快等优点[5-8]。研究学者在压电致动器领域提出了众多类型的结构，适用于不同的场合，其中线性压电致动器能够直接产生直线运动和输出推力
微特电机 2021年10期2021-11-16
- 用于电动致动器和传感器的离子弹性体
SA1. 引言致动器和传感器可将一种形式的能量转换成另一种形式的能量，这种能量包括机械能、热能、电能、光能或磁能[1-10]。刺激响应性材料（即通过刺激可改变形状或大小）可用于传感器和致动器，这些刺激可以是电场[11-19]、磁场[20]、热[21-23]、压力[24,25]、酸碱度[26,27]和光[17,28-32]。上述所有能量形式由于可以优先转换成电信号，因此可由计算控制设备进行操作和处理。在本文中，我们将集中探讨将电信号转换成机械响应（即应变、压
工程 2021年5期2021-09-17
- 高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统设计
］。为了在压电致动器上获得高度线性化的位移操作，有关学者提出了许多可行的方法及措施。反馈控制是工业领域中应用最广泛的方法，代表性的方法有比例积分微分控制（PID）［6］、比例二重积分控制（PII）［7］及比例积分控制（PI）。然而，这些控制方法均需要高精度位移传感器，但传感器的噪声会限制控制与位移的精度［8］。前馈控制是另一种有效的方法，主要思想是首先获得描述驱动器的滞后行为的数学模型，然后基于所提出的模型的反演来实现前馈控制器。前馈控制虽然不涉及传感器，
计量学报 2021年8期2021-09-09
- 压电宏纤维致动器的双极性非对称迟滞建模及补偿控制
I模型对MFC致动器的建模误差从PI迟滞模型的16.8%降为4.2%。在基于BAIPI逆模型的前馈补偿下，MFC致动的柔性梁构件跟踪等幅、变幅三角波轨迹的实测位移与期望跟踪位移基本重合，补偿后等幅三角波实测位移与理想位移之间的线性度为2.36%。因此，所提出BAIPI迟滞模型及补偿方法显著提高了MFC致动器的定位驱动和跟踪精度。关键词： 迟滞; 压电宏纤维; 双极性非对称改进PI模型; 双边死区算子; 前馈补偿中图分类号： O322; TP273; TN3
振动工程学报 2021年1期2021-06-06
- 基于拮抗机制的可变刚度流体驱动柔性致动器研究
00)引言柔性致动器由柔性材料或添加很少的刚性材料制作，具有高度灵活性和复杂环境适应性等优点，近年来引起国内外研究机构和学者的广泛关注，并取得一系列进展，如：由编织网和弹性橡胶制作的气动人工肌肉[1]，由形状记忆合金驱动的仿章鱼触手机构[2]，裹有电活性聚合物的人工肌肉等[3]。柔性致动器在实际应用中，不仅要求具备高度的柔性，在特定条件下还需要具备稳定且可控的身形及一定的输出力，因此，可变刚度的柔性致动器具有一定的研究价值。在已有的研究中，使柔性致动器可变
液压与气动 2021年3期2021-03-15
- 基于GALJP滤波器的迟滞特性建模与补偿控制
05）压电陶瓷致动器是一种特种电机，具有输出力大、速度快、稳定性好、位移精度高的优点，被广泛应用于高精度微纳米电气传动系统中，如超精加工机床的微动定位系统[1]、快速倾斜镜[2]、高速扫描探针显微镜[3]等。但是在实际应用中压电陶瓷致动器存在迟滞非线性的特性会影响控制精度，所以研究压电陶瓷控制器的模型和控制方法有重要的意义。现有对压电陶瓷的迟滞模型研究主要有通过迟滞现象解释的Preisach模型[4]，Prandtl-Ishlinskii（PI）模 型[5
电气传动 2021年5期2021-03-15
- 光驱动软体致动器的制备及其信息安全应用
时下较热的软体致动器相结合，展现一种新型的、有效的信息示假隐真技术。作为新型的驱动材料，软体致动器具有非常明显的优势和广阔的应用领域[5-7]。相对于刚性驱动而言，软体致动器具有更高的空间自由度、更大的形变量，以及更安全的人体交互能力，而且可以适应动态的环境，被广泛运用于智能装置[8]、软体机器人[9]、人工肌肉[10]、微型操控器[11]，甚至应用于生物领域，例如药物传输[12]等。尽管软体致动器应用的领域非常广泛，但是据我们当前所了解的信息，软体致动器
液晶与显示 2021年2期2021-03-02
- 基于形状记忆合金丝包覆纱的针织物致动器研究
1-2]。柔性致动器在受到外部激励(如电压、光照或温度)后可产生可逆的收缩、伸长、弯曲或扭转变形，可为软体机器人提供运动变形。近期，多种具有致动功能的智能材料在软体机器人中得到了应用[3]，如离子聚合物-金属复合材料(IPMC)[4]、介电弹性体(DEA)[5]、形状记忆聚合物(SMP)[6]以及形状记忆合金(SMA)[7]等。其中，SMA是一种结构简单、驱动方式便捷可靠的致动材料，而SMA丝是一种体积小的形状记忆合金材料[8]，其具有轻质、柔软、占用空间
纺织学报 2020年5期2021-01-04
- 小于0.1 mm的机器人诞生
重要部件———致动器研究出现突破，科学家由此创造了“专为行走而生”、数量超过100万个的微型四脚机器人大军。这一成果得益于这类与现有硅電子器件兼容的新型致动器的发展，这也是迄今已知首批尺寸小于0.1 mm的机器人。将电子器件微型化，以致最终生产细胞大小的机器人，一直是工程师们追求的目标。微型机器人属于典型的微机电系统，其发展依赖于微加工、微传感、微驱动和微结构等方面。而致动器的定义，是指通过电、光信号，直接或间接控制机械结构，使之发生变形或移动等。一直以来
计算机与网络 2020年18期2020-10-26
- 壳聚糖凝胶导电聚合物电致动器的制备
层导电聚合物电致动器，需要在不导电的的柔性聚合物上涂覆上导电物质，例如金、铂，以确保导电聚合物的电化学沉积的高导电性[1]。在本项研究中，我们通过在石墨中掺杂聚吡咯的导电涂层替代了原先的金属层，制备了壳聚糖凝胶导电聚合物电致动器。此外，还进行了多组单因素实验测试并分析其对致动器的影响，找到其最佳的制备工艺，从而降低了材料的制作成本。通过实验证明，壳聚糖凝胶导电聚合物电致动器时生物组织接口的理想候选者[2]，可应用于微传感器和组织工程，尤其是生物医学领域。关
科学导报·学术 2020年5期2020-10-21
- 电磁辅助压电致动器设计开发与性能测试研究
的目的。电磁式致动器出力大、速度快,且可驱动的位移量可达到毫米量级,远大于压电致动器;但使用时由于温度飘移的关系,使电流不易控制,而且位移分辨率比压电致动器低的多。压电技术相较于电磁技术,具有无电磁效应的优点,可以使用在对电磁波干扰敏感的医疗环境,且易于小型化,当尺寸较小时,其输出力与效率相对较高。以压电技术构成的精密定位装置,一般是使用具有电容特性的压电元件来做为能量转换单元。当此电容器被施以电压,进行充电和放电时,会产生变形,且施加于压电元件的电压量与
计量学报 2020年7期2020-08-07
- 多腔体气动软体致动器的建模与仿真
4-6].软体致动器可以广泛用于实现各种复杂精细动作，其由气压、加压液体、热、电场、化学反应等驱动.其中，气动软体致动器因输入简单、质轻、材料成本低和制造效率高等优势而具有广阔的应用前景[7-8].在大量气动软体致动器的设计中，纤维增强型致动器[9]和气动网络型致动器[10]是两种十分受青睐的类型.纤维增强型致动器主要由具有整体腔室的弹性体、螺旋排列的纤维和不可延伸层构成.通过改变纤维角度，可以实现伸缩、扩展和弯曲等动作.气动网络型致动器由多个相互连接的、
上海交通大学学报 2020年6期2020-07-03
- 电活性聚合物国内外综述
的必然趋势，电致动器在这样的大环境下应运而生。本文在电活性聚合物分类的基础上说明了电致动器致动机理，并详细概述了不同材料的性能差异与改进方式。【关键词】致动器;电活性聚合物;离子型电活性聚合物一、引言电活性聚合物（EAP）是一种在电场刺激下能发生尺寸或形状变化的智能材料。在20世纪90年代后期，已经证明一些电活性聚合物可以表现出高达380%的应变，这样的响应效果优于任何传统的陶瓷致动器。二、电活性聚合物分类电活性聚合物根据其活化机理的不同可分为离子型和电子
科学导报·学术 2020年72期2020-06-22
- 新型触觉电子皮肤问世
紧贴皮肤的无线致动器，将能源转换成机械动能，将触觉刺激传送到人体。这套系统采用了新的材料、结构、能量传输策略和通讯方案。研究团队将700余个功能组件组成厚度小于3毫米的柔韧皮肤器件，包括轻薄柔软且可拉伸的内层，可以紧贴皮肤;由硅胶保护的功能层，里面有无线控制系统及互相连接的致动器;透气布料外层，可直接结合到可穿戴衣物上。这项研究成果不但可应用在社交媒体及电子游戏上，也可以帮助义肢使用者透过触觉感应外在环境，提供反馈，甚至扩展到临床医学应用的相关虚拟场景。
科学24小时 2020年3期2020-03-24
- 科学家在4英寸硅片上制造了百万“机器人大军”
器件兼容的新型致动器（使机器人移動的部件）的发展。此前，人们一直追求将电子器件微型化以生产细胞大小的机器人，但一直受到缺乏合适的微米级致动器系统的限制。新研发的一类新型电化学致动器克服了这个问题。这些新型致动器构成了机器人的腿，其尺寸小于0.1mm，当受到激光刺激时，机器人的腿就会弯曲，产生行走动作。研究人员在一块4英寸（1英寸=2.54cm）的硅片上制造了超过100万个行走机器人，这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。研究人员称，这些机器人很坚固，能在高酸性
科研成果与传播 2020年3期2020-03-19
- 一种负压驱动软体人工肌肉的设计与制备
理论建模设计出致动器结构，再借助CAD制图软件以及3D打印设备设计并成型出它对应的模具，最后通过浇铸成型的方式制备出该负压驱动软体人工肌肉。该致动器由硅橡胶材料组成，外部呈长方体形，内部规则排列着彼此连通的长方体形的空腔以及长方体形的横向弹性梁和纵向弹性梁。在特定负压驱动下，致动器的弹性体结构会发生可逆、协同的屈曲，从而使整体在长度方向上产生直线型收缩致动，具备模仿肌肉收缩的功能。关键词：软体;致动器;人工肌肉;负压驱动;屈曲中图分类号：TP39
科技创新与应用 2020年8期2020-03-13
- 人类与虚拟现实互动被论证可行
一系列软硅树脂致动器，当致动器接收到来自虚拟现实环境的信号，致动器内的空气移动并扩张中心处的硅树脂。佩戴者的指尖感受到发生膨胀的硅树脂，就像碰触到虚拟对象一样，从而可以感受到虚拟对象的形状，进而将其拾起并握住。之前的致动器需要庞大的外部空气压缩机，而此次的手套系统则不需要。研究人员认为，通过与不同的软件相连，这一手套系统或能应用于不同的虚拟现实环境中。
发明与创新·大科技 2019年8期2019-11-29
- 基于均一化模型的MFC悬臂梁静态变形分析
电纤维复合材料致动器由于兼有压电系数高和柔韧性好的优点已逐渐在机翼变形与振动控制等领域取代了单纯材料的压电致动器[1-2]。为了准确获取压电纤维复合材料的宏观性质，需要对其细观结构进行研究[3]。粗压电纤维复合材料(MFC)是一种由锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)纤维、集成电极、环氧树脂和聚酰亚胺构成的二维周期性压电纤维复合材料，而均一化技术是根据复合材料的细观结构分析其宏观性质的有效方法。为了分析MFC的宏观性质，DERAEMAEKER A等提出了一种基于平面
压电与声光 2019年1期2019-02-22
- 电活性聚合物致动器机电响应特性研究
是一种替代传统致动器的潜在材料。其中，以聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺最为典型。这类高分子聚合物以其质量小、质体柔软、易加工、生物相容性良好、电致应变(弯曲或伸展)较大、能在空气和液体介质中工作等显著特性[1-4]，受到了国内外学者极大的关注。这类材料在电压刺激下，其内部会产生可逆的氧化还原反应，引起体积和力学性能的变化，在电压激励撤销后又能恢复到原始的形状或体积。因此，EAP可以用来作为致动器。基于EAP致动器可以在空气和液体介质下以极低的电压(1 V，15～2
自动化仪表 2018年12期2018-12-28
- MEMS反射镜静电斥力致动单元建模
要：微静电斥力致动器[1]由固定指端和移动指端组成，可以利用表面微机械加工技术制造而成。该致动器能够产生一个静电斥力，使移动指端离开基板向上移动。由于两层指端的边界结构复杂，很难建立分析模型。没有特别适用的分析模型，只能用数值模拟致动器的设计，这就使得优化系统和执行机构的性能调优变得非常困难。本文将静电斥力致动器单元化，建立MEMS反射镜静电斥力致动单元模型，该模型给出了致动器中产生的排斥力的估计值。关键词：MEMS；单元化建模由于移動指端和上部分固定指端
科技风 2018年32期2018-10-21
- 数控机床爬行的模糊PI控制研究*＊
基于超磁致伸缩致动器(GMA)的爬行控制系统，模糊PI控制器根据相关算法驱动GMA产生相应的输出力抑制机床爬行。通过软件仿真证明了该系统对数控机床爬行具有良好的控制作用。1 爬行控制系统的整体设计超磁致伸缩材料Terfenol－D作为一种新型的智能材料，其长度和体积会随着磁化状态的变化而变化。超磁致伸缩致动器正是根据这一特性，实现电磁能和机械能的转化。超磁致伸缩致动器具有应变大，响应快，能量转化率高等优势，因此被选用作为外加激励发生器［4］。基于超磁致伸缩
制造技术与机床 2018年6期2018-07-20
- MEMS致动器结构参数变化对致动器的影响
要：微静电斥力致动器[1]由固定指端和移动指端组成，结构参数主要有固定指端宽度g、相邻固定指端间的横向距离Ta、相邻固定指端宽度Tb和移动指端宽度T。[2]本文以固定指端寬度g为基准，相邻固定指端间的横向距离Ta、相邻固定指端宽度Tb和移动指端宽度T变化时对致动器的影响。有利于致动器的设计开发和规则优化。关键词：MEMS；结构参数1 致动器的结构参数致动器的结构参数，即Ta、Tb、T和g，通常被选择为彼此相等。已知dCcell_upperdh为：dCcel
科技风 2018年31期2018-07-09
- 建模求解MEMS反射镜静电斥力致动器指端距离
要：微静电斥力致动器[1]由固定指端和移动指端组成，由于两层指端的边界结构复杂，建立的分析模型也非常复杂。本文建立了静电斥力致动器的解析模型，该模型给出了致动器中产生的排斥力的估计值，并推出可以实现的最大平面位移。并用数值模拟验证了分析模型。对MEMS指端参数的设计具有指导意义。关键词：MEMS；指端距离1 致动器所产生的力MEMS反射镜静电斥力致动器中产生的斥力为：F=N·V2·Lg·dCcell_upperdh（1）对于一个给定的致动器和给定的电压，固
科技风 2018年30期2018-07-09
- 一种用于康复机器人手指的软体致动器设计
计关键在于软体致动器，最常见的是利用流体压力来伸展或收缩的McKibben致动器[3]，其是一种线性致动器，由内部橡胶套筒和外部双螺旋线编织的纤维约束层组成。2009年，日本冈山大学的Ogura等[4]研制了一种结构简单且变形大的“线虫执行器”，其利用正压和负压实现了像线虫一样在两个方向上的弯曲运动。2014年，哈佛大学的Panagiotis等[5-6]研发由高伸缩弹性材料和低伸缩约束材料黏合而成的气动软体致动器，充气时，低伸缩约束材料所在的底侧变形受到约
安徽工业大学学报（自然科学版） 2018年4期2018-07-01
- 偏置磁场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析*
场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析*晋宏炎,鞠晓君*,辛 涛,王美春,祝贞凤(烟台南山学院航空学院,山东 烟台 265713)采用Terfenol-D棒作为超磁致伸缩致动器GMA(Giant Magnetostrictive Actuator)的主要材料,研制了有偏置磁场和无偏置磁场两种超磁致伸缩致动器,分析了具有分段式永磁偏置和无偏置致动器的结构及性能。基于安培定律、磁路基尔霍夫定律、叠加原理对致动器的磁场进行理论分析。为进一步分析磁场分布,创建三维
传感技术学报 2017年12期2017-12-26
- 偏置磁场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析*
场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析*晋宏炎,鞠晓君*,辛 涛,王美春,祝贞凤(烟台南山学院航空学院,山东 烟台 265713)采用Terfenol-D棒作为超磁致伸缩致动器GMA(Giant Magnetostrictive Actuator)的主要材料,研制了有偏置磁场和无偏置磁场两种超磁致伸缩致动器,分析了具有分段式永磁偏置和无偏置致动器的结构及性能。基于安培定律、磁路基尔霍夫定律、叠加原理对致动器的磁场进行理论分析。为进一步分析磁场分布,创建三维
传感技术学报 2017年12期2017-12-26
- 压电智能结构振动的一致性PID(CPID)控制
控制器的输入，致动器的输入电压为一致性控制器的输出。推导压电智能结构振动控制方程，以两边简支的压电智能梁为数值算例，建立动力学有限元模型，数值结果表明 CPID控制方法能够有效控制压电智能结构的振动，当某些传感器失效时，对比集中式PID控制，系统在CPID控制下仍然能保持较好的控制效果。一致性控制；PID控制；压电智能结构；振动控制一致性控制方法在分布式参数系统中有着广泛的应用，Demetriou[1]提出了一种基于自适应一致性控制的过滤器设计方法，并将其
振动与冲击 2017年22期2017-11-30
- 介电弹性体材料致动器的非线性动态行为研究*
介电弹性体材料致动器的非线性动态行为研究*盛俊杰1†李树勇1张玉庆1陈花铃2,3(1.中国工程物理研究院总体工程研究所, 绵阳 621900) (2.西安交通大学机械工程学院, 西安 710049)(3.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室, 西安 710049)介电弹性体材料(Dielectric Elastomer,简称DE),是制造柔性智能致动器最有潜力的电活性聚合物(Electroactive polymer,缩写EAP)材料之一,可在电压
动力学与控制学报 2017年2期2017-07-03
- 喷油器用超磁致伸缩致动器设计方法和驱动波形研究
器用超磁致伸缩致动器设计方法和驱动波形研究薛光明1张培林1何忠波1李冬伟1,2黄英捷1张 磊3(1.军械工程学院车辆与电气工程系， 石家庄 050003； 2.北京理工大学机电学院， 北京 100081;3.军械工程学院火炮工程系， 石家庄 050003)将超磁致伸缩材料的输出特点和喷油器的驱动需求相结合，设计并驱动适用于电控喷油器的超磁致伸缩致动器。针对常闭式电控喷油器仅需要单向和缩短位移的特点，结合超磁致伸缩材料在不同偏置磁场强度输出特性，提出了2种不
农业机械学报 2017年6期2017-06-27
- 压电致动器扑翼结构动力学仿真*
发展，采用压电致动器的扑翼机构是实现扑翼高频率扑动的一种有效手段。与其他驱动机构相比，压电致动器具有独特的优点：工作频率范围宽、动态范围大、频响速度快、灵敏度高、温度稳定性好(-20～150℃)、质量轻、结构简单，既可以粘贴在结构表面，还可以通过一定的工艺措施耦合到结构之中。特别是牺牲层刻蚀技术的开发，为压电致动器在扑翼飞行器上的应用提供技术背景[2]。目前，国内对于压电驱动的新型扑动机构研究还处于理论探索阶段。具有代表性的有西北工业大学的张西金等[3]对
航空制造技术 2017年14期2017-05-14
- 基于MATLAB的超磁致伸缩致动器动态模型研究
B的超磁致伸缩致动器动态模型研究阳学进（武汉轻工大学，湖北武汉430020）超磁致伸缩致动器具有响应快，应变大的特点，广泛应用于各种精密场合。而超磁致伸缩致动器的输出与输入的模型研究，是其应用到实际中的基础。在忽略了电涡流以及线圈电感系数变化的影响下，建立了超磁致伸缩致动器的动态模型，并在MATLAB中进行了动态仿真，验证了模型的正确性。GMA；MATLAB；动态模型超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material简称GMM，
装备制造技术 2017年1期2017-03-25
- 更快、更智能、更优秀的下一代芯片革命
脑相应的肌肉“致动器”施展力量了，这便是更快、更智能、更优秀的下一代芯片革命。我们周围的世界不久将被那些影响我们生活空间、我们的身体，以及影响我们声光体验的设备所吞没，这些设备的动力来自半导体与微型发动机的创新结合。对人类来说，传感器可探测人的脑电波，将思想转换为使致动器移动四肢的信号--也许在脊柱或神经受损的情况下，类似于科学家霍金（Stephen Hawking）通过转动眼球在计算机上打字类似。更切实的前景在于，被无线充电解放的电动汽车将通过传感器自动
首席财务官 2016年11期2017-01-05
- 温度对介电弹性体材料致动器动态性能的影响
介电弹性体材料致动器动态性能的影响盛俊杰1， 张玉庆1， 李树勇1， 陈花铃2，3(1.中国工程物理研究院总体工程研究所， 四川绵阳621900； 2.西安交通大学机械工程学院， 西安710049；3. 机械结构强度与振动国家重点实验室， 西安710049)介电弹性体材料(Dielectric Elastomer，简称DE)具有很强的粘弹性，由于DE材料的粘弹性具有时间依赖关系，从而使其应力-应变也具有时间依赖性，因此动态变形中，其能量转换、宏观变形等特性
四川轻化工大学学报(自然科学版) 2016年4期2016-11-28
- 超磁致伸缩致动器的等效电路研究及驱动波形设计
9）超磁致伸缩致动器的等效电路研究及驱动波形设计薛光明1， 张培林1， 何忠波1， 孙也尊2， 李冬伟1（1.军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄050003；2.总装军代局驻二四七厂军代室，山西太原030009）针对超磁致伸缩致动器由于大电感线圈的存在而使电流上升时间较长，以致于无法满足快速开启需求的问题，分析了致动器等效电路以计算精确的线圈电流，并设计了较为合理的驱动电压波形。从对致动器阻抗的描述精度出发考察3种等效电路，确定了带并联电阻的等效形式
电机与控制学报 2016年3期2016-10-13
- 锁闩、锁闩壳体与致动器壳体的组合装置、车辆锁闩的上锁/解锁致动器
一种锁闩，具有致动器壳体，该致动器壳体被构造成仅通过单一螺钉联结到该锁闩的锁闩壳体上。提供锁闩壳体与致动器壳体的组合装置。一种车辆锁闩的上锁/解锁致动器，具有通过单一螺钉固定至锁闩壳体的致动器壳体，以及在致动器壳体和锁闩壳体中形成的至少两对一体结构。
科技资讯 2016年8期2016-05-14
- 综合模态H2范数下致动器/传感器的优化配置*
模态H2范数下致动器/传感器的优化配置*娄军强1, 魏燕定2, 杨依领2, 谢锋然2, 赵晓伟2(1.宁波大学机械工程与力学学院 宁波， 315211) (2.浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室 杭州， 310027)致动器/传感器的优化配置问题是智能柔性结构振动主动控制中的关键技术问题，基于模态空间H2范数研究了智能柔性梁系统中压电致动器/传感器的优化配置问题。根据Rayleigh-Ritz理论建立了系统的动力学方程并得到其状态空间表达式。提出了一种衡
振动、测试与诊断 2016年1期2016-04-13
- 面向大流量应用的硅微阀致动器优化设计
小，压强低，对致动器和微型阀结构的限制相对较小。微型阀的工业应用与医疗、生物领域相比还较少，主要在于传统的微型阀结构难以适应工业生产上高压大流量的应用环境［3，4］。继固体阀、热力阀、电子阀之后，基于MEMS技术的硅微阀流控芯片已成为工业供热通风与空气调节(heating，ventilation and air conditioning，HVAC)领域研究的热点［5］。本文设计了一种基于V型电热致动器［6，7］的新型硅微阀流控芯片，基于电热耦合理论对该芯片
传感器与微系统 2015年9期2015-12-07
- 综合模态控制力下压电致动器的优化布局
态控制力下压电致动器的优化布局杨依领1,娄军强2,魏燕定1,傅 雷1,田 埂1,赵晓伟1（1.浙江大学现代制造工程研究所浙江省先进制造技术重点研究实验室,浙江杭州310027；2.宁波大学机械与力学学院,浙江宁波315211）针对智能挠性结构中致动器的优化布局问题,在分析挠性结构动力学方程和状态空间方程的基础上,采用模态理论,对系统控制矩阵进行奇异值分解,提出一种表征最大综合模态控制力的评价准则,该评价准则兼顾保留模态和截断模态对模态控制力的影响,综合考虑
浙江大学学报（工学版） 2015年5期2015-10-24
- 一种大力矩大位移微纳压电致动器的瞬态响应
电叠堆位移放大致动器位移放大原理采用正交三角放大原理，如图1 所示。设直角三角形的长直角边为b，短直角边为a，长直角边与斜边的初始夹角为θ。当长直角边伸长量为Δb 时，短直角边的缩短量为Δa，则有图1 直角三角放大原理示意图Fig.1 The principle diagram of right angled triangle amplification由式（1）约去二阶小量，可得放大倍数β为由式（2）可以看出，放大倍数β只与长直角边和斜边的初始夹角θ有关
电工技术学报 2015年2期2015-02-19
- 超声波取样钻机电耦合特性研究
示。主要由超声致动器(压电陶瓷、预应力螺栓、后盖板、变幅杆)、自由质量、钻杆3部分构成，超声致动器是能量转换器，将电能转换为机械能，工作原理:超声波取样钻在钻进过程中，利用超声致动器将电能转换为机械能，产生超声波频率的振动，变幅杆端部将振动放大，自由质量碰撞冲击钻杆，使钻杆获得更多能量。在此过程中，能量以弹性能的形式保存。这种方式利用取样钻本身的弹性、惯性来传递应力波，取样钻在这些应力波下做拉伸、收缩运动。当冲击能量大于岩石破碎所需的能量时，岩石就破碎了。
钻探工程 2015年11期2015-01-01
- 空间柔性机械臂弯扭耦合振动的主动控制研究
，同时利用压电致动器控制柔性臂的弹性弯曲振动，实现了单个旋转柔性臂的精确定位和振动抑制[6,7]；E Mirzaee等利用奇异摄动法将平面两连杆柔性臂系统的运动分解成慢速的旋转运动和快速的弹性振动，并用关节电机和压电致动器分别控制，进一步证明了压电致动器和驱动电机联合控制的效果要优于单一的电机控制效果[8]。但是对于执行操作任务的空间机械臂而言，由于柔性臂的大型化和柔性化，末端操作对象的转动惯量极易引起初级柔性杆件的扭转振动。而目前对机械臂的研究主要集中在
振动工程学报 2014年3期2014-04-02
- 超磁致伸缩致动器的基于RBF 神经网络整定PID 控制
在实际应用中，致动器的输入电流与输出位移呈现显著的非线性以及材料固有特性决定的滞回性［1］。为了消除这些非线性因素给定位系统带来的影响，利用神经网络的非线性映射能力与自学习优点，在线设计了一个神经网络PID 控制器对致动器的磁滞进行补偿。要进行较为精准的补偿和控制，选择合适的磁滞模型是必要的。Restorff 和Clark等首先根据铁质物质的现象学磁滞模型提出了超磁致伸缩材料的Preisach 磁滞模型，该模型非线性预测能力强、通用性好，缺点是只反映输入输
组合机床与自动化加工技术 2013年5期2013-12-23
- 基于GMM微进给刀架的温度特性分析
作的超磁致伸缩致动器,具有输出力大、位移分辨率高、响应快等诸多优点[2],已在精密加工、超精密加工领域显示出广阔的应用前景.然而超磁致伸缩驱动器在工作时,驱动线圈的发热、超磁致伸缩棒的磁致损耗等均可导致超磁致伸缩棒温度升高,而温度对超磁致伸缩材料的伸缩特性影响很大[3].因此,设计制作超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)时,必须考虑温升对驱动器输出精度的影响.本文在分析GMA发热源及温升对GMA输出精度
湖北工业大学学报 2011年4期2011-03-23
- 超磁致伸缩制动器的虚拟样机实现
1 超磁致伸缩致动器的二维装配模型超磁致伸缩制动器主要由驱动系统、控制系统、冷却系统以及连接装置组成(图1)[2-3].图1 超磁致伸缩制动器装配图2 超磁致伸缩制动器虚拟样机设计2.1 零部件参数化建模确定超磁致伸缩致动器的整体设计方案后,应用Solidworks三维建模软件对其零部件进行建模,并对其进行参数化设计.在超磁致微驱动致动器虚拟设计中参数化建模的零件有:超磁致伸缩材料(GMM)棒、内套筒、预压弹簧、线圈骨架、冷却水管、壳体、输出轴、弹性薄板等
湖北工业大学学报 2011年4期2011-03-23
- 压电智能板振动主动控制有限元模拟
传感器又可作为致动器[1，2]，因此压电材料是弹性结构主动控制中广泛使用的智能材料，文献[3]最早利用压电材料的这些特性研究了梁的振动控制。压电智能结构的分析需要解决电-力耦合等复杂力学问题，尤其是对于板类或大型复杂结构，采用解析的方法是相当困难的，且受到许多假设条件的限制。文献[4]提出了考虑压电层合结构刚度、质量和力电耦合效应的梁、板和壳单元，并利用常增益负速度反馈、Lyapunov反馈和线性二次型(LQR)方法实现了板壳结构在冲击、简谐和任意激励作用
合肥工业大学学报（自然科学版） 2011年2期2011-03-15
- 电场活化聚合物卷筒型致动器设计方法研究
视为微型机器人致动器乃至人造肌肉的理想材料。作为新一代的聚合物材料，电场活化聚合物能够对电的刺激表现出足够强的物理响应，具有应变量大、响应快、效率高等特点，可以应用于新型致动器以及新型传感器和发电机装置中。电场活化聚合物的独特特性能够从根本上影响新型致动装置的发展。近十年来，各国学者对该材料的性能进行了深入的理论和实验研究，特别在驱动材料方面［1－4］。在对电场活化聚合物变形特性的研究基础上，通过分析电场活化聚合物的驱动原理，分别设计出一维伸缩、平面弯曲、
中国机械工程 2010年22期2010-05-31