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磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器的研究
近年來，微傳感器、微CAMOZZI執(zhí)行器和微電子機(jī)械部件得到了深入的研究。主要就是研究一種MEMS器件——多層彎曲磁芯結(jié)構(gòu)的磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器并對其進(jìn)行模擬分析。綜述了MEMS技術(shù)的內(nèi)容、特點(diǎn)、應(yīng)用和國內(nèi)外發(fā)展情況。

磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器的研究
介紹了微CAMOZZI執(zhí)行器的驅(qū)動形式及各自特點(diǎn)、磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器工作原理和幾種具體結(jié)構(gòu)的磁微CAMOZZI執(zhí)行器及其應(yīng)用。以多層彎曲磁芯結(jié)構(gòu)磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器為研究對象，采用了基于能量的分析方法對其進(jìn)行了宏觀與微觀分析，給出了相應(yīng)的解析公式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了分析與討論。建立了基于磁路定律的間隙磁阻宏模型。在MEMS器件設(shè)計(jì)中，綜合各基本器件的精確分析結(jié)果，才能保證設(shè)計(jì)的合理性與準(zhǔn)確性，這就需要建立器件的解析模型，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精確的數(shù)值分析與計(jì)算。文中介紹了有限元分析方法的基本理論及在電磁領(lǐng)域的應(yīng)用，根據(jù)這些理論建立了多層彎曲磁芯結(jié)構(gòu)微CAMOZZI執(zhí)行器的二維有限元模型。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對模型進(jìn)行了模擬與數(shù)值計(jì)算，給出了模擬過程和計(jì)算結(jié)果。模型很好地模擬了磁微CAMOZZI執(zhí)行器的磁場分布、磁通量密度和懸臂梁受力。針對虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中由有源或無源CAMOZZI執(zhí)行器單獨(dú)驅(qū)動的力覺交互裝置存在體積大、安全穩(wěn)定性差和無法主動給操作者施加力等問題，提出了一種由有/無源混合CAMOZZI執(zhí)行器共同驅(qū)動的力覺交互裝置。在分析無源流變電機(jī)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)原理和性能的基礎(chǔ)上，研究了基于無源流變電機(jī)/有源電機(jī)力覺交互裝置的設(shè)計(jì)方法，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輸出力在有源電機(jī)和無源流變電機(jī)的共同驅(qū)動下產(chǎn)生。提出了基于混合CAMOZZI執(zhí)行器的力覺交互裝置控制方法，構(gòu)建了力覺交互平臺并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。綜合考慮CAMOZZI執(zhí)行器恒增益變化和CAMOZZI執(zhí)行器卡死的故障形式，分析CAMOZZI執(zhí)行器部分失效和全失效的故障情況，分別應(yīng)用單輸入單輸出和多輸入單輸出參考模型，設(shè)計(jì)基于狀態(tài)反饋的模型參考自適應(yīng)控制算法?？紤]系統(tǒng)外界擾動和CAMOZZI執(zhí)行器擾動對系統(tǒng)的影響，在狀態(tài)反饋的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償控制。當(dāng)CAMOZZI執(zhí)行器故障時，在線辨識恒增益變化率，通過設(shè)計(jì)自適應(yīng)律對狀態(tài)反饋矩陣參數(shù)、CAMOZZI執(zhí)行器卡死補(bǔ)償和系統(tǒng)擾動補(bǔ)償進(jìn)行在線調(diào)整，保證了系統(tǒng)發(fā)生故障后仍能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。zui后，通過數(shù)值仿真示例，證明了所設(shè)計(jì)算法的有效性。

磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器的研究
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于有/無源混合CAMOZZI執(zhí)行器的力覺交互裝置，不僅克服了基于有源或無源CAMOZZI執(zhí)行器力覺交互裝置的缺點(diǎn)，還具有高保真性和輸出力可控制范圍大等優(yōu)點(diǎn)。將模擬結(jié)果與解析模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較表明，所建二維模型較好地反映了磁驅(qū)動微CAMOZZI執(zhí)行器的工作狀態(tài)，這對于器件的設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用過程中的材料選擇和執(zhí)行效果的實(shí)現(xiàn)具有重要的價值和意義。