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Precise robust motion control of cell puncture mechanism driven by piezoelectric actuators with fractional-order nonsingular terminal slidingmode control

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Bio-Design and Manufacturing 2020年第4期3卷 410-426页

作者： shengdong yu Hongtao Wu Mingyang Xie Haiping Lin Jinyu Ma Wenzhou Polytechnic Wenzhou 325000China Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016China Hangzhou Vocational and Technical College Hangzhou 310000China

A novel robust controller is proposed in this study to realize the precise motion control of a cell puncture mechanism(CPM)driven by piezoelectric ceramics(PEAs).The entire dynamic model of CPM is constructed based on the Bouc–Wen model,and the nonlinear part of the dynamic model is optimized locally to facilitate the construction of a robust controller.A model-based,nonlinear robust controller is constructed using time-delay estimation(TDE)and fractional-order nonsingular terminal sliding mode(FONTSM).The proposed controller does not require prior knowledge of unknown disturbances due to its real-time online estimation and compensation of unknown terms by using the TDE *** controller also has finite-time convergence and high-precision trajectory tracking capabilities due to FONTSM manifold and fast terminal sliding mode-type reaching *** stability of the closed-loop system is proved by Lyapunov stability *** simulation and hardware-in-loop simulation experiments of CPM verify that the proposed controller outperforms traditional terminal sliding mode controllers,such as the integer-order or model-free *** proposed controller can also continuously output without chattering and has high control *** embryo is used as a verification target to complete the cell puncture *** the engineering application perspective,the proposed control strategy can be effectively applied in a PEA-driven CPM.

关键词： Cell puncture mechanism(CPM) Piezoelectric actuator(PEA) Robust motion control Fractional-order nonsingular terminal sliding mode(FONTSM) Time-delay estimation(TDE)

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基于改进APF-QRRT^(*)策略的移动机器人路径规划

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电光与控制 2025年第1期32卷 21-26,33页

作者：刘文浩余胜东吴鸿源胡文科李小鹏蔡博凡马金玉温州大学机电工程学院浙江温州325000 国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所) 浙江温州325000 南京航空航天大学航空学院南京210000

针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(... 详细信息

针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(*))算法具备更好的初始解和更快的收敛速度。改进传统人工势场(APF)方法获得一种新的无势正交向量场,在一定条件下使整体排斥向量场与吸引向量场正交,并将其作用于关键路径点,从而提高路径的安全性。将IAPF-QRRT^(*)策略与其他算法比较,通过数值模拟实验证明了所提策略的有效性。

关键词：移动机器人路径规划人工势场法 Q-RRT^(*)算法安全性

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Oxygenated carbon nitride-based high-energy-density lithium-metal batteries

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Interdisciplinary Materials 2024年第5期3卷 791-800页

作者： Mengnan Shen Ying Wei Man Ge shengdong yu Ronghui Dou Liuhua Chen Feng Wang yunhui Huang Henghui Xu School of Materials Science and Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhanChina School of Chemistry and Material Science Hubei Engineering UniversityXiaoganChina

Lithium(Li)-metal batteries with polymer electrolytes are promising for high-energy-density and safe energy storage ***,current polymer electrolytes suffer either low ionic conductivity or inadequate ability to suppress Li dendrite growth at high current *** study addresses both issues by incorporating two-dimensional oxygenated carbon nitride(2D OCN)into a polyvinylidene fluoride(PVDF)-based composite polymer electrolyte and modifying the Li anode with *** OCN nanosheets incorporated PVDF electrolyte exhibits a high ionic conductivity(1.6×10^(-4)S cm^(-1)at 25℃)and Li+transference number(0.62),wide electrochemical window(5.3),and excellent fire ***,the OCN-modified Li anode in situ generates a protective layer of Li_(3)N during cycling,preventing undesirable reactions with PVDF electrolyte and effectively suppressing Li dendrite *** cells using the upgraded PVDF polymer electrolyte and modified Li anode demonstrate long cycling stability over 2500 h at 0.1 mA cm^(-2).Full cells with a high-voltage LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)cathode exhibit high energy density and long-term cycling stability,even at a high loading of 8.2 mg cm^(-2).Incorporating 2D OCN nanosheets into the PVDF-based electrolyte and Li-metal anode provides an effective strategy for achieving safe and high-energy-density Li-metal batteries.

关键词： additive lithium protection oxygenated carbon nitride polymer electrolytes

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用于压电陶瓷轨迹跟踪的非奇异终端滑模控制

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压电与声光 2020年第4期42卷 557-562页

作者：苏子业余胜东美国国家仪器有限公司上海200000 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 温州职业技术学院浙江省温州轻工机械技术创新服务平台浙江温州325000

针对压电陶瓷在实现微纳运动中普遍存在的不确定非线性因素,提出了一种新型的非线性鲁棒控制器。该控制器利用非奇异终端滑模控制实现了控制器的鲁棒性,采用时延估计技术实现了对未知项的实时补偿和无模型控制,有利于工程应用,并用鲁棒... 详细信息

针对压电陶瓷在实现微纳运动中普遍存在的不确定非线性因素,提出了一种新型的非线性鲁棒控制器。该控制器利用非奇异终端滑模控制实现了控制器的鲁棒性,采用时延估计技术实现了对未知项的实时补偿和无模型控制,有利于工程应用,并用鲁棒精密微分器实现对全状态的估计。运用Lyapunov稳定性理论证明了系统的闭环稳定性。半物理仿真实验表明,该控制器能够控制压电陶瓷实现亚微米精度的运动控制。理论分析和实践证明,提出的控制策略具有无模型、高精度和鲁棒性强的控制效果,工程应用性强,能有效应用于压电陶瓷驱动的微纳操作系统中。

关键词：压电陶瓷滑模控制轨迹跟踪时延估计鲁棒精密微分器

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线性三嵌段共聚物格点薄膜受限下的自组装

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浙江大学学报（理学版） 2018年第6期45卷 707-713页

作者：张乾吴骥余胜东王向红温州大学数理与电子信息工程学院浙江温州325035 温州职业技术学院浙江温州325035

采用实空间自洽场理论研究了线性三嵌段共聚物在格点薄膜受限下的自组装.根据受限空间内共聚物的自组装情况,描绘了不同嵌段比下共聚物的三角相图,分析各相结构的形成机理,并详细观察三色层状与核壳柱状之间的相变过程.在受限的基础上,... 详细信息

采用实空间自洽场理论研究了线性三嵌段共聚物在格点薄膜受限下的自组装.根据受限空间内共聚物的自组装情况,描绘了不同嵌段比下共聚物的三角相图,分析各相结构的形成机理,并详细观察三色层状与核壳柱状之间的相变过程.在受限的基础上,通过在薄膜表面施加格点型吸附势,获得了一系列聚合物微结构,发现层状结构是最稳定的相结构;当吸附强度增大时,各嵌段的自组装结构发生变化,三色层逐渐打破稳定的平行状态,转变为编织层状.当嵌段比处于某特殊范围时,聚合物还形成了新颖的球-柱结构.研究结果可为制备稳定的新型材料提供理论方案.

关键词：线性三嵌段共聚物相图自洽场理论图案受限吸附势

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计算机网络安全问题及其防范措施

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信息与电脑 2020年第7期32卷 201-203页

作者：余盛东桂林市建筑设计研究院广西桂林541002

随着网络的普及,计算机网络安全问题频繁出现,一旦发生信息泄露事件,必将会给用户带来严重影响,因此,各个领域应高度重视计算机网络安全问题。基于此,首先对常见的计算机网络安全问题进行阐述,然后从病毒攻击因素、黑客入侵因素、操作... 详细信息

随着网络的普及,计算机网络安全问题频繁出现,一旦发生信息泄露事件,必将会给用户带来严重影响,因此,各个领域应高度重视计算机网络安全问题。基于此,首先对常见的计算机网络安全问题进行阐述,然后从病毒攻击因素、黑客入侵因素、操作失误因素等多个方面,对导致计算机网络安全问题出现的主要原因进行解析,并以此为依据,提出计算机网络安全问题的防范措施。

关键词：计算机网络安全计算机病毒黑客

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数据机房防结露设计措施简析

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建设监理 2023年第9期 70-72页

作者：余胜东陈灏上海邮电设计咨询研究院有限公司上海200009

在数据机房建设维护中,二次装修需考虑建筑各楼层间的防结露设计。选用合理的保温材料、选择合理的施工工艺,是数据机房安全、高效运行的基石。在分析传统保温做法不足的基础上,探讨数据机房楼板保温材料的选择及设置方式,归纳出4种推... 详细信息

在数据机房建设维护中,二次装修需考虑建筑各楼层间的防结露设计。选用合理的保温材料、选择合理的施工工艺,是数据机房安全、高效运行的基石。在分析传统保温做法不足的基础上,探讨数据机房楼板保温材料的选择及设置方式,归纳出4种推荐的保温做法并对其优劣势进行对比,以期为数据机房楼板防结露设计提供有益的参考。

关键词：数据机房防结露保温材料保温做法

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基于压电作动器驱动的微操作机构设计与运动控制

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农业机械学报 2021年第9期52卷 417-426页

作者：马金玉余胜东康升征沈耀辉潘亮吴洪涛温州职业技术学院温州325035 南京航空航天大学航空学院南京210016 南京航空航天大学机电学院南京210016

设计了一种由压电作动器驱动的微操作机构。基于柔顺机构原理设计了桥式位移放大机构,以改善压电作动器的输出位移。利用伪刚体法和Euler-Bernoulli柔性梁理论建立微操作机构的静力学模型,并通过Lagrange方法推导出其动力学方程,进而获... 详细信息

设计了一种由压电作动器驱动的微操作机构。基于柔顺机构原理设计了桥式位移放大机构,以改善压电作动器的输出位移。利用伪刚体法和Euler-Bernoulli柔性梁理论建立微操作机构的静力学模型,并通过Lagrange方法推导出其动力学方程,进而获得机构的自然频率。借助于差分进化算法进行柔性铰链几何尺寸优化,并与计算机有限元仿真分析进行交叉验证。最后,实验验证了所提出微操作机构能够获得位移放大倍数为9.8和行程为180μm;在基于观测器PID控制下,机构位移均方根误差和最大位移误差分别为0.071、0.128μm。本文提出的微操作机构具有精度高、鲁棒性强的运动效果。

关键词：微操作机构柔顺机构压电作动器柔性铰链鲁棒控制

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基于自适应有限时间控制策略的高分辨率显微镜运动控制

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中国机械工程 2024年第9期35卷 1688-1697页

作者：余胜东李小鹏杨思朋吴鸿源胡文科蔡博凡马金玉温州大学机电工程学院温州325000 国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所) 温州325000 南京航空航天大学航空学院南京210016

针对大数值孔径显微成像技术对物镜位移台提出的长行程、高精度和大负载的要求,提出了一种非线性鲁棒运动控制策略以实现物镜位移台的精密运动。设计了大数值孔径显微镜的光路系统、虚拟样机以及由滚珠丝杠驱动的物镜位移台,采用双螺母... 详细信息

针对大数值孔径显微成像技术对物镜位移台提出的长行程、高精度和大负载的要求,提出了一种非线性鲁棒运动控制策略以实现物镜位移台的精密运动。设计了大数值孔径显微镜的光路系统、虚拟样机以及由滚珠丝杠驱动的物镜位移台,采用双螺母预紧的方式消除滚珠丝杠传动间隙。将自适应技术引入非奇异终端滑模控制,实现系统状态的有限时间收敛,提高系统鲁棒性。针对滚珠丝杠传动机构内部的非线性摩擦效应,采用时延估计技术实现摩擦力的在线估计和实时补偿,将时延估计技术和自适应非奇异终端滑模控制相结合获得无模型控制特性。通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。搭建了一个高分辨率的光学显微镜,实现物镜位移台的精密运动,采集到小鼠心肌细胞的显微图像,证明了所提算法的有效性。

关键词：自适应有限时间控制高分辨率光学显微镜时延估计非奇异终端滑模

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一类含未知非线性迟滞的智能压电作动器鲁棒有限时间运动控制

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机械科学与技术 2018年第8期37卷 1183-1189页

作者：余胜东马金玉陈大路康升征南京航空航天大学机电学院南京210016 温州职业技术学院浙南轻工装备智能技术协同创新中心浙江温州325000 温州职业技术学院浙江省温州轻工机械技术创新服务平台浙江温州325000

针对一类存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性的压电作动器系统,提出了一种新的鲁棒控制策略。该控制器在快速非奇异终端滑模控制的基础上,引入时延估计技术,实现在线估计并补偿系统时变不确定量,而无需系统模型。采用鲁棒精密微分... 详细信息

针对一类存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性的压电作动器系统,提出了一种新的鲁棒控制策略。该控制器在快速非奇异终端滑模控制的基础上,引入时延估计技术,实现在线估计并补偿系统时变不确定量,而无需系统模型。采用鲁棒精密微分器实时估计速度及加速度信息,克服了实际中只有位移信号可测的不足。相比传统时延控制,所提的控制律采用非线性滑模面,保证跟踪误差能够有限时间收敛。最后利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。理论分析及仿真结果表明,所提控制策略能够满足微/纳定位应用中的高精度鲁棒跟踪性能要求。

关键词：无模型控制压电作动器终端滑模时延估计

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