CONTINUUM TOPOLOGY OPTIMIZATION FOR MONOLITHIC COMPLIANT MECHANISMS OF MICRO-ACTUATORS

A multi-objective scheme for structural topology optimization of distributed compliant mechanisms of micro-actuators in MEMS condition is presented in this work, in which mechanical flexibility and structural stiffness are both considered as objective functions. The compliant micro-mechanism developed in this way can not only provide sufficient output work but also have sufficient rigidity to resist reaction forces and maintain its shape when holding the work-piece. A density filtering approach is also proposed to eliminate numerical instabilities such as checkerboards, mesh-dependency and one-node connected hinges occurring in resulting mechanisms. SIMP is used as the interpolation scheme to indicate the dependence of material modulus on element-regularized densities. The sequential convex programming method, such as the method of moving asymptotes (MMA), is used to solve the optimization problem. The validation of the presented methodologies is demonstrated by a typical numerical example.     

基于OODA的能量采集型无线传感器及执行器网络系统应用

无线传感器/执行器网络因为其感知能力与执行能力相结合的特点,非常适合精准农业应用.太阳能具有方便采集、清洁、可再生等特性,是践行精准农业绿色可持续发展,减少资源消耗和保护生态的重要手段.基于观察(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)、执行(Act)的OODA循环模型,将能量采集技术与无线传感器/执行器网络技术有效结合,研究适合无线传感器/执行器网络系统的OODA循环模型.在此基础上,提出一种能量采集型精准农业无线传感器/执行器网络系统框架,分析其组成结构、工作模式,并给出部分软硬件的参考设计及设备选型.由于能量采集机制和精准农业应用的独特性,提出了部分需要研究的关键技术,为下一步研究工作指明了方向.     

传感器/执行器失效的电动汽车EPS鲁棒容错控制

针对电动汽车电动助力转向(EPS)系统同时存在参数不确定性、传感器故障和执行器故障的情况,建立了EPS系统的动力学模型。设计了系统的鲁棒容错控制器。设计的控制器既保证系统在传感器和执行器正常工作及发生故障时闭环系统的完整性,又保证系统在参数不确定性下的鲁棒稳定性。对EPS系统进行容错控制,针对传感器和执行器的不同故障隶属度情况进行了仿真比较。仿真结果表明了该方法的有效性,进一步完善了EPS系统的可靠性和鲁棒性。     

夺电式传感器与测力仪研发回顾与展望

较系统、扼要地回顾了作者20余年来在压电式感器与测力仪、压电式执行器等方面的理论研究与产品开发情况。其中对压电效应的理论研究成果，如何向灵敏度分布、石英晶体扭转效应、多种能量间的物性效应等，作了比较详细的介绍，对所研发的压电式传感器与测力仪产品作了宏观介绍。最后，对作者目前在上述领域所做的工作和对未来研究工作的想法作了简要阐述。     

软智能执行器对象设计方法与应用

基于面向对象的柔性设计与控制理论,提出了软智能执行器对象概念,并对其结构、功能与实现方法进行了论述.软智能执行器对象为智能执行器的设计提供了新途径,为系统故障自诊断、自处理,以及保证控制系统的安全性提供了新方法.     

线性分布荷载作用下梯度功能压电悬臂梁的解

采用逆解法求解了上表面受线性分布荷载作用的压电悬臂梁执行器，其中体积力$F_z$ 呈非线性分布. 首先确定了应力函数和电位移函数的多项式表达式，进而研究了该问题的 通解，以及体积力的不同分布对解答的影响. 常体积力和无体力情况下的解可以由上述 解直接得到. 本文为研究其它类型的压电梯度微观结构提供了一种可行的方法.     

STOCHASTIC OPTIMAL VIBRATION CONTROL OF PARTIALLY OBSERVABLE NONLINEAR QUASI HAMILTONIAN SYSTEMS WITH ACTUATOR SATURATION

An optimal vibration control strategy for partially observable nonlinear quasi Hamiltonian systems with actuator saturation is proposed. First,a controlled partially observable non-linear system is converted into a completely observable linear control system of finite dimension based on the theorem due to Charalambous and Elliott. Then the partially averaged It stochastic differential equations and dynamical programming equation associated with the completely observable linear system are derived by using the stochastic averaging method and stochastic dynamical programming principle,respectively. The optimal control law is obtained from solving the final dynamical programming equation. The results show that the proposed control strategy has high control effectiveness and control effciency.     

不确定离散模糊系统的保性能可靠控制

对于一类具有执行器故障的不确定离散模糊系统,研究其保性能可靠控制器设计问题。在更一般性的连续型执行器故障模型基础上,运用模糊Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)技术,推导出状态反馈保性能可靠控制器存在的充分条件,并给出了最优化可靠控制器设计的拟凸优化方法。     

Movemaster-EX机器人零力跟踪控制

用六维腕力传感器(HUST-FS6)检测力信号,并通过将力信号转变成机械手的位置调整量的方法,在五关节机器手Movemaster-EX上实现了顺应性跟踪控制(零力跟踪).实验结果表明,所采用的控制算法简单实用,控制效果良好,且无需测量机械手的开环刚度.对控制参数稍加改变,便可以完成插轴入孔的装配作业.本控制系统用一台386微型机作为控制主机,并采用C语言编制控制程序.     

一类不确定切换模糊时滞系统的可靠控制

研究了一类不确定切换模糊时滞系统的可靠控制问题．当执行器“严重失效”而未失效部分不能镇定原系统时,采用多Lyapunov函数方法构造状态反馈可靠控制器,使得闭环系统对于所有允许的执行器失效,在所设计的状态反馈可靠控制器下是渐近稳定的,并以线性矩阵不等式形式给出了使闭环系统渐近稳定的条件．最后,通过仿真结果验证了结论的正确性．