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湿刺激响应型混纺纱线致动器的制备及其性能
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作者 王倩茹 张定眺 +1 位作者 邱芳 李凤艳 《毛纺科技》 北大核心 2025年第1期8-15,共8页
为了进一步明晰影响天然纤维柔性致动器使用性能的关键因素,以棉纤维、海藻纤维、粘胶纤维、羊毛纤维4种具有优异吸湿性的纤维为原料,采用加捻方式制备了螺旋线圈结构的混纺纱线致动器,使用自制湿刺激致动性平台测试其收缩率及做功能力... 为了进一步明晰影响天然纤维柔性致动器使用性能的关键因素,以棉纤维、海藻纤维、粘胶纤维、羊毛纤维4种具有优异吸湿性的纤维为原料,采用加捻方式制备了螺旋线圈结构的混纺纱线致动器,使用自制湿刺激致动性平台测试其收缩率及做功能力,评价以混纺纱线为原料制备的湿刺激下可伸缩响应致动器的致动性能。设计单因素方差分析以及Plackett-Burman试验,研究了各因素的影响作用。试验结果表明:相较于纯棉纱,粘胶纤维/棉混纺纱、海藻纤维/棉混纺纱对应致动器收缩率从11.8%分别提升至21.8%、20.0%;相较于羊毛纱,羊毛/粘胶纤维混纺纱对应致动器收缩率从17.55%提升至28.00%;纱线种类、线圈个数、捻度对致动器收缩率具有显著影响,而负载质量、线圈纱线数量、纱线种类对致动器做功能力具有显著影响。 展开更多
关键词 柔性致动器 湿刺激 混纺纱线 致动性能 Plackett-Burman试验
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压电叠堆致动器在大刚度负载下位移损失因素分析
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作者 张段芹 杨闻涛 +2 位作者 张敬航 陈瑶瑶 刘旭玲 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期129-134,共6页
通过测量大刚度负载下压电叠堆微动台的位移输出特性,表明其输出位移明显小于商用压电叠堆说明书中的预期值,且随着压电叠堆上预压力的增大,其输出位移先增大后减小。经分析发现,在大刚度负载、低预压力下,压电叠堆与负载之间的机械接... 通过测量大刚度负载下压电叠堆微动台的位移输出特性,表明其输出位移明显小于商用压电叠堆说明书中的预期值,且随着压电叠堆上预压力的增大,其输出位移先增大后减小。经分析发现,在大刚度负载、低预压力下,压电叠堆与负载之间的机械接触刚度与叠堆刚度在同一数量级,驱动端有效刚度的减小将导致输出位移损失;随着预压力的增大,压电叠堆内非180°畴重定向增强了压电效应,且机械接触刚度增大直至极限值。但叠堆的压电系数在压力过大时会因退极化而降低,故微动台总体上将有较大的位移损失,且在接触刚度和退极化两种因素作用下,位移在某预压力时达到极值。 展开更多
关键词 压电叠堆致动器 大刚度负载 位移损失 预压力
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基于位移放大的压电致动器设计与仿真 被引量:2
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作者 王登攀 向路 +2 位作者 王露 王浩 代里程 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期376-380,共5页
压电叠堆致动器广泛用于驱动智能变形装置,由于压电叠堆输出位移小,需要放大结构增大位移输出。设计了一种椭圆形位移放大结构,分析了椭圆长轴、壳体厚度、X方向位移和压电叠堆宽度等结构参数对Y方向的位移输出、应力强度和放大倍数等... 压电叠堆致动器广泛用于驱动智能变形装置,由于压电叠堆输出位移小,需要放大结构增大位移输出。设计了一种椭圆形位移放大结构,分析了椭圆长轴、壳体厚度、X方向位移和压电叠堆宽度等结构参数对Y方向的位移输出、应力强度和放大倍数等性能的影响规律,优化了结构参数,并制作了样品。测试数据表明,位移放大结构实现了5.3倍以上的位移放大;分析了放大结构在高频电压驱动下的瞬态响应,模拟了驱动信号频率对位移输出的影响,结果表明,在周期0.01 s的交变电压驱动下,结构的位移输出未出现失真。 展开更多
关键词 压电致动器 位移放大结构 高频驱
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基于压电致动器的水下柔性推进结构振动特性研究
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作者 金爱国 金贵阳 胡燕海 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1287-1296,共10页
压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注,并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用。本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动... 压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动器因其柔韧性好、致动力大、防水性能优异等特点越来越受到人们的关注,并在智能传感/致动、能量采集、水下仿生机器人等领域得到了广泛的应用。本文旨在研究MFC驱动水下柔性结构的振动特性与动力学响应。计算得到MFC致动器驱动力,根据莫里森半经验公式推导得到流体附加惯性力和附加阻尼力。基于欧拉-伯努利梁理论、假设模态法和第二类拉格朗日方程,建立MFC致动的水下柔性结构耦合非线性动力学模型,采用谐波平衡法将非线性阻尼线性化。数值仿真和实验结果表明:粘贴了MFC致动器的柔性梁结构局部刚度增大,实测模态振型与仿真模态振型基本一致;受周围流体水动力的影响,MFC致动悬臂梁水下前两阶共振频率与动态响应下降明显;模型预测的幅频响应曲线与实测曲线吻合较好,证实了所建耦合动力学模型的有效性。本研究可为基于智能材料的水下仿生推进装置提供参考。 展开更多
关键词 压电纤维致动器 柔性结构 特性 力学响应 水下仿生推进装置
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PZT基多层剪切型压电陶瓷致动器驱动性能
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作者 王振宇 王世杰 +4 位作者 王鹏 张东雷 郭明楷 秦国帅 卢春生 《微纳电子技术》 CAS 2024年第12期97-105,共9页
随着驱动技术向微型化与高精度化方向发展,压电致动器因其在精确位移控制和快速响应方面的优势而受到广泛关注。提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)陶瓷的多层剪切型压电致动器,并采用有限元分析方法及自主开发的新型实验平台对其驱动性能进... 随着驱动技术向微型化与高精度化方向发展,压电致动器因其在精确位移控制和快速响应方面的优势而受到广泛关注。提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)陶瓷的多层剪切型压电致动器,并采用有限元分析方法及自主开发的新型实验平台对其驱动性能进行深入研究。结果表明,致动器的驱动性能主要受输入电压频率和幅值的影响,在适当的频率与低电压条件下可实现更高的调控分辨率。此外,当结构施加的预紧力超过最大负载时,致动器的驱动性能下降约50%,即通过预紧力可有效调控致动器的驱动性能,该结果为压电致动器的工作模式分析以及多层压电陶瓷的电学结构优化提供了重要的依据。 展开更多
关键词 压电致动器 锆钛酸铅(PZT) 多层剪切型 性能 微型化
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基于ABAQUS的气动软体弯曲致动器仿真分析
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作者 涂龙龙 苏鹏飞 +4 位作者 祝志芳 余宏涛 刘国辉 杨廷润 习俊梅 《南昌工程学院学报》 CAS 2024年第4期69-74,108,共7页
软体机器人的性能主要取决于致动器,但现有软体机器人致动器存在结构欠优等问题。基于此,提出了一种结构简单、易于控制的气动软体弯曲致动器,其内部腔室为四圆柱直腔,外部约束为O形圈;并基于ABAQUS有限元分析,采用控制变量法研究气动... 软体机器人的性能主要取决于致动器,但现有软体机器人致动器存在结构欠优等问题。基于此,提出了一种结构简单、易于控制的气动软体弯曲致动器,其内部腔室为四圆柱直腔,外部约束为O形圈;并基于ABAQUS有限元分析,采用控制变量法研究气动软体弯曲致动器的壁厚、长度、气腔半径、气腔偏心距等9个几何参数对其弯曲性能的影响,得到了较优的几何参数。当致动器对单腔施加压力为200 kPa时,可得最大弯曲角124.22°,弯曲性能提高了51.65%。 展开更多
关键词 软体弯曲致动器 有限元分析 几何参数分析 控制变量法
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基于改进型PSO的SINDy建模应用:微动致动器 被引量:1
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作者 金煜 孙煜 +1 位作者 于健博 吴聪懿 《动力学与控制学报》 2024年第12期18-28,共11页
微动致动器凭借其卓越的响应特性和微纳米级步长,在半导体装备领域中发挥了超精密运动的重要作用.然而,其存在的迟滞和蠕变等非线性特性显著制约了其精度和稳定性的提升.传统的建模方法存在计算成本较大,模型复杂,无法直接求得逆模型等... 微动致动器凭借其卓越的响应特性和微纳米级步长,在半导体装备领域中发挥了超精密运动的重要作用.然而,其存在的迟滞和蠕变等非线性特性显著制约了其精度和稳定性的提升.传统的建模方法存在计算成本较大,模型复杂,无法直接求得逆模型等问题.为克服上述挑战,本研究通过引入了非线性系统动力学的稀疏辨识(SINDy)算法,进一步优化模型表达式的参数适配,提升建模精度.首先,通过SINDy算法建立正交候选非线性元素数据库,然后,由稀疏回归算子结合正则化对构建的模型进行稀疏惩罚,获得简化后的包含输入与输出的模型框架表达式.在建模过程中,为了解决SINDy算法在稀疏惩罚中因精度下降导致的过拟合问题,本文基于摆线原理受启发,提出了改进惯性权重的粒子寻优算法,对SINDy模型的框架表达式进行再次参数优化.实验结果表明,经过改进的SINDy算法展现出更好的性能.与现有方法相比,本方法不仅能够降低建模成本和模型复杂度,还能够显著提高非线性模型的拟合精度. 展开更多
关键词 致动器 稀疏回归 粒子群优 非线性特性
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微型热致动器研究 被引量:2
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作者 杨岳 周兆英 叶雄英 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期14-18,共5页
微致动技术是微型机电系统(MEMS)设计制造的重要技术基础。本论文围绕微型热致动器的研制开发,对热致动方式进行较为深入研究,利用硅微细加工工艺制造出多种微型热致动器,并进行了理论分析和实验测试。
关键词 微型机械 致动器 致动器 硅微细加工
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高密度硬磁盘用小型压电致动器 被引量:1
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作者 王三红 王志宏 姚熹 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期30-33,共4页
利用宽度弯曲振动模式,制成了平面分割电极型片状压电致动器.分析、测试了致动器的位移-驱动电压特性和谐振频率.典型结果是12V驱动电压下可获得0.46μm的位移量,谐振频率为10.7kHz.
关键词 硬磁盘 致动器 高密度硬磁盘 压电致动器
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压电叠堆位移放大致动器的动态特性 被引量:12
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作者 靳宏 金龙 +2 位作者 徐志科 吴明清 鲍诗杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第21期146-151,共6页
为了准确掌握压电叠堆位移放大致动器的动态特性,本文利用谐响应分析、阻抗测试法和动态投影栅线法对其进行分析研究。首先,使用ANSYS分析软件对放大机构的模态和位移随频率变化情况进行有限元分析。然后,运用压电陶瓷的阻抗测试法,对... 为了准确掌握压电叠堆位移放大致动器的动态特性,本文利用谐响应分析、阻抗测试法和动态投影栅线法对其进行分析研究。首先,使用ANSYS分析软件对放大机构的模态和位移随频率变化情况进行有限元分析。然后,运用压电陶瓷的阻抗测试法,对这一压电致动器的阻抗特性进行测量分析。最后通过动态投影栅线法对压电致动器的通放电位移状况进行测量分析。实验结果表明:位移放大机构的谐响应频率为1 724 Hz,能提供较大的输出力矩;压电致动器的谐振频率为8.3 kHz左右,反谐振频率为8.75 kHz左右,它的工作最快响应时间在0.3 ms以内;它能在0.5 ms内完成位移的突变,位移波动小于5μm,且位移量随电压值呈线性变化;放电时的动态位移过程平稳。因此,这一压电致动器具有响应速度快,位移波动小、线性度好、精度高,输出力矩大等较好的动态响应特性,能被广泛应用于各种需要响应快、精度高、位移大的微位移控制驱动系统中,其应用前景值得期待。 展开更多
关键词 压电叠堆 位移放大 致动器 态特性
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超磁致伸缩致动器控制系统的建模与仿真 被引量:14
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作者 翁玲 曹淑瑛 +1 位作者 王博文 樊长在 《河北工业大学学报》 CAS 2002年第5期27-30,共4页
结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型,对磁致伸缩致动器控制系统进行了仿真,设计了PID调节器,并在此基础上进行了离散化,得到了数字控制系统,为磁致伸缩致动器控制系统的硬件选型和硬软件设计提供前提条件.
关键词 控制系统 建模 仿真 超磁致伸缩 磁致伸缩致动器 PID调节
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基于模态应变能分布的压电致动器/传感器位置优化遗传算法 被引量:10
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作者 钱锋 王建国 +1 位作者 汪权 逄焕平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期161-166,共6页
由线弹性压电结构有限元动力方程推导压电智能结构振动控制方程;建立准确模拟层合压电结构动力行为的有限元模型。基于主结构模态应变能分布提出新的优化目标函数,将压电致动器/传感器位置编号作为优化变量,建立用离散变量表示的智能结... 由线弹性压电结构有限元动力方程推导压电智能结构振动控制方程;建立准确模拟层合压电结构动力行为的有限元模型。基于主结构模态应变能分布提出新的优化目标函数,将压电致动器/传感器位置编号作为优化变量,建立用离散变量表示的智能结构优化问题,并通过二进制编码的遗传算法(GA)求解。以四边固支复合层合压电智能板为数值算例,采用比例反馈控制,研究最优位置配置致动器/传感器智能结构目标模态的控制效果。数值结果表明基于模态应变能分布的遗传算法所得优化解振动控制效果较好。 展开更多
关键词 压电致动器/传感 控制 位置优化 遗传算法 模态控制
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压电陶瓷致动器自适应逆控制方法的研究 被引量:15
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作者 曲东升 孙立宁 高有将 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第5期354-357,共4页
压电陶瓷器件在精密定位和微位移控制中得到了广泛的应用 ,但是它也存在着迟滞、蠕变和位移非线性等不足。该文将自适应逆控制思想应用于对压电陶瓷致动器的控制。通过对其机电变换特性的分析 ,用自适应法建立压电陶瓷的迟滞蠕变模型和... 压电陶瓷器件在精密定位和微位移控制中得到了广泛的应用 ,但是它也存在着迟滞、蠕变和位移非线性等不足。该文将自适应逆控制思想应用于对压电陶瓷致动器的控制。通过对其机电变换特性的分析 ,用自适应法建立压电陶瓷的迟滞蠕变模型和逆模型。并且在此基础上建立实验系统 ,对压电陶瓷致动器进行自适应逆控制法的研究。实验数据分析结果表明 ,该控制方法有良好的学习功能 ,系统的输出线性误差从 2 8.1%减少到 1.5 6 %。 展开更多
关键词 致动器 压电陶瓷 迟滞特性 蠕变特性 自适应逆控制
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悬臂板振动控制传感器/致动器优化配置 被引量:5
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作者 吕永桂 魏燕定 +3 位作者 吕存养 陈定中 李国平 程耀东 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期88-92,共5页
针对悬臂板的振动主动控制问题,首先利用有限元分析方法给出了悬臂板的动力控制方程。对于单独控制悬臂板的每阶模态振动,采用同位配置的方法,利用有限元分析方法分析传感器/致动器的配置,给出了目标函数,并将有限元分析方法与遗传算法... 针对悬臂板的振动主动控制问题,首先利用有限元分析方法给出了悬臂板的动力控制方程。对于单独控制悬臂板的每阶模态振动,采用同位配置的方法,利用有限元分析方法分析传感器/致动器的配置,给出了目标函数,并将有限元分析方法与遗传算法结合,给出了一种新的传感器/致动器优化配置方法。 展开更多
关键词 与波 控制 传感 致动器 有限元 遗传算法 优化配置
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超磁致伸缩致动器动态特性分析与实验研究 被引量:7
15
作者 翁玲 王博文 +1 位作者 孙英 黄文美 《河北工业大学学报》 CAS 2005年第5期14-17,共4页
基于超磁致伸缩材料磁滞非线性,结合其致动器结构,推导了致动器的动态应变模型.为了验证模型的准确性,进行了致动器动态特性测试,测试结果和理论仿真结果基本一致,为致动器的实际使用打下了基础.
关键词 磁致伸缩 致动器 TERFENOL-D 应变 态特性
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超磁致伸缩致动器建模研究综述 被引量:11
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作者 崔旭 何忠波 +1 位作者 李冬伟 李玉龙 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2011年第4期90-94,共5页
超磁致伸缩材料具有很强的非线性耦合特性、磁滞特性和复杂动态特性。因此,建立能够准确描述超磁致伸缩致动器工作状态的模型成为关键问题。综述棒型超磁致伸缩材料在多场耦合特性、磁滞特性建模研究状况以及超磁致伸缩致动器动力学建... 超磁致伸缩材料具有很强的非线性耦合特性、磁滞特性和复杂动态特性。因此,建立能够准确描述超磁致伸缩致动器工作状态的模型成为关键问题。综述棒型超磁致伸缩材料在多场耦合特性、磁滞特性建模研究状况以及超磁致伸缩致动器动力学建模研究状况,分析当前所建立多种模型的优缺点,并展望建模工作的发展趋势。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 致动器 建模
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压电陶瓷致动器驱动电源的研究 被引量:8
17
作者 林伟 叶虎年 +1 位作者 冯海 叶梅 《微纳电子技术》 CAS 2006年第3期138-140,149,共4页
根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,利用高压运放设计研制了一种新型的驱动电源,通过对压电驱动器的实验研究表明,其具有精度高、性能稳定、分辨率高、纹波小和电路结构简单等优点,能够满足微定位系统中压电陶瓷驱动器的控制需要。
关键词 压电陶瓷致动器 高压运放 电源
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电致动聚合物致动器的动态响应研究 被引量:7
18
作者 景素芳 庞宣明 陈晓南 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期47-50,共4页
采用电场型电致动聚合物——介电弹性体(DE)制作了一种圆形致动器,在交流电压和直流脉动电压驱动下,分别研究了电压波形、幅值和频率的位移响应情况.实验结果表明,当幅值和频率相同、波形不同时,DE薄膜的驱动位移相差较大,在方波、正弦... 采用电场型电致动聚合物——介电弹性体(DE)制作了一种圆形致动器,在交流电压和直流脉动电压驱动下,分别研究了电压波形、幅值和频率的位移响应情况.实验结果表明,当幅值和频率相同、波形不同时,DE薄膜的驱动位移相差较大,在方波、正弦波和三角波电压下,其驱动位移依次减小.随着频率的增高,驱动位移的递减速度依次增大.当电压波形相同时,位移随电压幅值的增加而增大,随频率的增高而减小,均呈非线性关系,并且直流脉动电压比交流电压的驱动过程稳定.对比双向预拉伸2×2、3×3、4×4倍的DE致动器电致动实验结果可知,预拉伸4×4倍的DE致动器所需的驱动电场强度比预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器所需的驱动电场强度高,从变形过程的稳定性、响应速度以及稳定变形条件下DE致动器所能承受的频率来看,预拉伸4×4倍的DE致动器优于预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器. 展开更多
关键词 致动聚合物 介电弹性体 致动器 位移响应
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基于压电致动器的微动隔振平台系统 被引量:7
19
作者 陶帅 白鸿柏 +1 位作者 侯军芳 何建设 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期147-149,196,共4页
为实现微仪器隔振平台的自适应控制,对第三代压电致动器顶杆部件进行了改进,并将其直接应用于微隔振系统,隔振效果不是很理想。为此,对致动器进行了系统在线建模,从理论上分析了导致结果不理想的原因,给出了一种改进方法,通过理论建模... 为实现微仪器隔振平台的自适应控制,对第三代压电致动器顶杆部件进行了改进,并将其直接应用于微隔振系统,隔振效果不是很理想。为此,对致动器进行了系统在线建模,从理论上分析了导致结果不理想的原因,给出了一种改进方法,通过理论建模分析和试验研究,结果表明:该方法虽然降低了致动器位移增益,但具有较好的隔振效果。 展开更多
关键词 微隔振平台 压电陶瓷 致动器
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压电微致动器元件的制作及特性分析 被引量:7
20
作者 荆阳 雒建斌 路新春 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第2期147-149,共3页
目的是设计和制作一种新型压电微致动器,用于高密度硬盘磁头的精确定位。其中,压电元件由传统的或改进的溶胶一凝胶工艺制备并利用反应离子刻蚀成型,压电层厚度范围为0.6~3μm。采用X-射线衍射和原子力显微镜等对PZT薄膜的物相、... 目的是设计和制作一种新型压电微致动器,用于高密度硬盘磁头的精确定位。其中,压电元件由传统的或改进的溶胶一凝胶工艺制备并利用反应离子刻蚀成型,压电层厚度范围为0.6~3μm。采用X-射线衍射和原子力显微镜等对PZT薄膜的物相、表面形貌以及颗粒尺寸等进行分析。结果显示,随着PZT层厚度从0.6~3μm的不断增加,其内部颗粒尺寸也相应增大,粗糙度越低。此外,该微致动器的驱动机理通过多普勒干涉仪进行测量。结果表明,对于封装了3μm厚PZT元件的U型微致动器悬臂装置,在±20V交变电压作用下,微致动位移达到1.146μm,谐振频率超过22kHz。 展开更多
关键词 压电微致动器 PZT元件 硬盘驱 溶胶-凝胶法
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