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基于压电陶瓷迟滞非线性的建模方法

哈尔滨工程大学学报 2010年第1期31卷 86-91页

作者：王希花郭书祥汝长海叶秀芬哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

压电陶瓷因其具有的响应速度快,精度高等优点被广泛应用于微操作、微纳米定位等系统中,但是由于它具有迟滞特性对其应用的影响,针对压电陶瓷的迟滞特性提出了一种简单的数学建模方法,该模型建模简单,运算量比PI迟滞算子大大减小,拟合方... 详细信息

压电陶瓷因其具有的响应速度快,精度高等优点被广泛应用于微操作、微纳米定位等系统中,但是由于它具有迟滞特性对其应用的影响,针对压电陶瓷的迟滞特性提出了一种简单的数学建模方法,该模型建模简单,运算量比PI迟滞算子大大减小,拟合方法曲线较平滑,克服了PI迟滞算子拟合出现的毛刺问题,且拟合精度较高,拟合误差在1%左右,采用椭圆极坐标方式对迟滞特性进行建模.并通过实验验证了该建模方法的可行性和精确性.

关键词：压电陶瓷迟滞特性极坐标建模递推

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压电陶瓷迟滞特性的建模及复合控制

电机与控制学报 2009年第5期13卷 766-771页

作者：王希花郭书祥叶秀芬汝长海哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

压电陶瓷因其具有迟滞特性,如不经处理,会对其应用产生影响。针对当期望输出与频率无关时的压电陶瓷的迟滞非线性问题,提出了一种基于极坐标的数学建模方法,同时给出了通用的PI迟滞模型,并对两种模型进行了比较。仿真结果表明仿真曲线... 详细信息

压电陶瓷因其具有迟滞特性,如不经处理,会对其应用产生影响。针对当期望输出与频率无关时的压电陶瓷的迟滞非线性问题,提出了一种基于极坐标的数学建模方法,同时给出了通用的PI迟滞模型,并对两种模型进行了比较。仿真结果表明仿真曲线较平滑,克服了PI迟滞算子拟合出现的毛刺问题。根据实验结果分析了极坐标的迟滞曲线和PI迟滞曲线的拟合误差,并进一步给出了拟合方差。在该迟滞模型的基础上,引入前馈PID控制方法进行实验,给出跟踪平均绝对误差及方差,并与经典PI控制在跟踪精确度等方面进行了比较。实验结果证明了该控制方法的可行性和精确性。

关键词：压电陶瓷微驱动器迟滞特性极坐标建模前馈控制

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基于压电陶瓷的摩擦可调粘滑定位平台

压电与声光 2017年第6期39卷 825-828,833页

作者：杨飞雨潘鹏徐伟汝长海苏州大学江苏省先进机器人技术重点实验室&苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215000

为了提高粘滑式纳米定位台对不同负载,尤其是大质量负载的适用性,设计了驱动模块化的粘滑定位平台。将质量块、柔性铰链及铰链架一体制造,将压电陶瓷致动器、预紧垫块及预紧螺钉安装在铰链架上,共同组成一个独立的驱动模块,安装在底座... 详细信息

为了提高粘滑式纳米定位台对不同负载,尤其是大质量负载的适用性,设计了驱动模块化的粘滑定位平台。将质量块、柔性铰链及铰链架一体制造,将压电陶瓷致动器、预紧垫块及预紧螺钉安装在铰链架上,共同组成一个独立的驱动模块,安装在底座的槽内,在调节螺钉的作用下可调整垂直方向的位置,改变与载物台接触面间的摩擦力。对粘滑驱动平台建立动力学模型并进行仿真分析,研究摩擦力对平台性能的影响。实验结果表明,负载200g时,平台的最小步长为8.84nm,最大速度为3.727mm/s,行程约20mm;2kg负载下,未调节摩擦时最大速度为2.373mm/s,调节摩擦力后最大速度为3.063mm/s。实验证明,该设计能同时满足小尺寸、高精度、高速度、大行程及适应大负载的要求。

关键词：纳米定位压电陶瓷摩擦力粘滑驱动动力学模型

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扫描电子显微镜图像漂移的实时矫正方法

光电工程 2018年第12期45卷 37-44页

作者：徐伟谷森储成智靳振伟汝长海苏州大学机器人与微系统研究中心江苏苏州215021 苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215021

为解决扫描电子显微镜(SEM)由于电子束漂移、电磁干扰等原因导致的图像漂移问题,提出基于ORB结合PROSAC的图像漂移矫正算法。首先采用ORB算法对基准图像和实时图像进行特征检测,然后利用汉明距离与交叉匹配实现特征的初匹配,再结合RANSA... 详细信息

为解决扫描电子显微镜(SEM)由于电子束漂移、电磁干扰等原因导致的图像漂移问题,提出基于ORB结合PROSAC的图像漂移矫正算法。首先采用ORB算法对基准图像和实时图像进行特征检测,然后利用汉明距离与交叉匹配实现特征的初匹配,再结合RANSAC的优化算法PROSAC计算帧间的单应矩阵,利用单应矩阵映射剔除外点后重新迭代计算出最终的精确单应矩阵,最后利用单应矩阵的透视变换实现SEM图像漂移实时矫正。通过实验证明,该算法不仅精度高,而且能够满足SEM实时处理的要求。

关键词：扫描电子显微镜图像漂移单应矩阵矫正

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基于等高线的染色体高度曲线提取方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2017年第11期45卷 100-105页

作者：马立李丰甜刘波陈瑞华汝长海上海大学机电工程与自动化学院上海20007 苏州大学附属第一医院江苏苏州215001 苏州大学机器人与微系统研究中心江苏苏州215001

染色体核型分析对于遗传学研究具有重要意义,但是传统分析方法的样品制备过程复杂,人眼观察分析得到的结果主观性强且效率不高.为了更精确地提取对核型分析有重要意义的染色体高度曲线,文中根据沿染色体的高度变化与显带后染色体的显隐... 详细信息

染色体核型分析对于遗传学研究具有重要意义,但是传统分析方法的样品制备过程复杂,人眼观察分析得到的结果主观性强且效率不高.为了更精确地提取对核型分析有重要意义的染色体高度曲线,文中根据沿染色体的高度变化与显带后染色体的显隐带之间存在的对应关系,提出了基于等高线的染色体高度曲线提取方法,并利用原子力显微镜对空气中制备的染色体样品进行成像,对比分析了传统方法与基于等高线方法所得到的高度曲线之间的差异.实验结果表明:文中提出的基于等高线的方法能够更有效地提取沿染色体中心线的高度曲线,对于弯曲变形较为严重的染色体也有很好的效果.

关键词：染色体高度曲线等高线原子力显微镜

基于电流控制的压电陶瓷驱动电源及其试验研究

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机械工程学报 2006年第3期42卷 179-183页

作者：陈立国荣伟彬汝长海张国平孙立宁哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

压电陶瓷致动器在电场驱动下会产生迟滞和蠕变现象,降低了定位精度。根据压电陶瓷致动器的位移与电荷量之间具有线性关系,研制了基于电流控制的压电陶瓷驱动电源。通过控制压电陶瓷的充电电流来控制其运动速度,从而控制其位移量。设计... 详细信息

压电陶瓷致动器在电场驱动下会产生迟滞和蠕变现象,降低了定位精度。根据压电陶瓷致动器的位移与电荷量之间具有线性关系,研制了基于电流控制的压电陶瓷驱动电源。通过控制压电陶瓷的充电电流来控制其运动速度,从而控制其位移量。设计特殊电路和有针对性的控制算法,实现对压电陶瓷的快速驱动与高精度定位的结合。试验结果表明,利用该电源可实现对压电陶瓷的线性驱动和快速精密定位。

关键词：压电陶瓷致动器驱动电源电流控制迟滞蠕变

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基于补偿技术的宽频带压电陶瓷驱动电源

压电与声光 2009年第3期31卷 373-376页

作者：黄春汝长海叶秀芬杜志博哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移驱动器中的重要部分。为完成内燃机燃油喷射、微细电火花加工、扫描探针电子显微镜的高速扫描、打印机及复印机的压电喷墨、高性能硬盘驱动等操作,不仅需要达到一定定位精度,而且对动态性能及有效带宽... 详细信息

压电陶瓷驱动电源是压电陶瓷微位移驱动器中的重要部分。为完成内燃机燃油喷射、微细电火花加工、扫描探针电子显微镜的高速扫描、打印机及复印机的压电喷墨、高性能硬盘驱动等操作,不仅需要达到一定定位精度,而且对动态性能及有效带宽的要求也越来越高。针对在高速条件下,目前实际应用中的压电陶瓷驱动电源普遍存在带载能力显著下降,闭环频响带宽较窄等缺点,设计并研制了一种新型宽频带压电陶瓷驱动电源。该电源采用了"反馈零点"补偿及噪声增益补偿技术,具有较强的带负载能力、较短的响应时间、较宽的频带及较好的稳定性。

关键词：压电陶瓷驱动电源宽频带 “反馈零点”补偿噪声增益补偿

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基于电荷控制压电陶瓷驱动方法的研究进展

压电与声光 2004年第1期26卷 83-86页

作者：汝长海荣伟彬孙立宁曲东升哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

压电陶瓷驱动器在电场作用下将产生迟滞和蠕变,从而降低其定位精度。采用电荷控制可以减小位移迟滞和蠕变,该文从电流源电荷反馈和电压源电荷反馈两个角度,总结国内外各种电荷控制方案,进而提出应该优先选用电流源驱动压电陶瓷,并根据... 详细信息

压电陶瓷驱动器在电场作用下将产生迟滞和蠕变,从而降低其定位精度。采用电荷控制可以减小位移迟滞和蠕变,该文从电流源电荷反馈和电压源电荷反馈两个角度,总结国内外各种电荷控制方案,进而提出应该优先选用电流源驱动压电陶瓷,并根据应用场合不同选择相应电荷控制方法的结论。

关键词：压电陶瓷驱动方法迟滞蠕变电荷控制

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深度可控自动压电显微切割系统

中国生物医学工程学报 2014年第6期31卷 722-728页

作者：朱军辉王勇朱猛陈瑞华汝长海江苏省先进机器人技术重点实验室苏州215021 苏州大学附属第一医院临床免疫研究所苏州215006 苏州纳米科技协同创新中心苏州215123

为了从不同组织切片上获取某一特定细胞群或单一细胞进行分析研究,研制深度可控自动压电显微切割系统,以解决手工切割操作时间长、易疲劳、精度低等难题。在对超声振动切割进行理论分析的基础上,采用叠堆压电陶瓷作为振动发生装置。根... 详细信息

为了从不同组织切片上获取某一特定细胞群或单一细胞进行分析研究,研制深度可控自动压电显微切割系统,以解决手工切割操作时间长、易疲劳、精度低等难题。在对超声振动切割进行理论分析的基础上,采用叠堆压电陶瓷作为振动发生装置。根据图像前后景差来检测跟踪切割针尖的实时位置信息,从而通过标定的X轴坐标的变化判断切割针和被操作物体表面的接触情况来获取深度信息。通过对不同条件下的显微切割实验进行分析,均表明该系统可实现将切割针置于被切割组织深度方向的任意位置;自动完成目标生物组织指定位置任意形状的切割,切割线细可达1.5μm,理论上切割分辨率为50 nm,切割误差0.5μm,可实现单细胞切割,并能自动实现目标组织切片的分离。明显提高显微切割操作的自动化程度和精度,证明该系统的优越性。

关键词：超声振动深度控制显微切割自动操作