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碳酸锂掺杂对PFN-PNN-PZT陶瓷微结构和电学性能的影响被引量：2: 2014年; 采用传统固相烧结法制备了(1-x)Pb[(Fe1/2Nb1/2)0.1(Ni1/3Nb2/3)0.45(Zr0.3Ti0.7)0.45]O3-xLi2CO3(PFN-PNN-PZTxLi,x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)压电陶瓷,研究了不同Li2CO3含量(x)对陶瓷微观形貌、相结构、介电、压电和铁电性能的影响。X射线衍射和扫描电子显微镜分析表明:制备的陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,未探测到其他杂相;随着Li2CO3含量的增加,陶瓷的晶体结构从三方相向四方相转变。电学性能测试表明:Li2CO3掺杂几乎不影响PFN-PNN-PZT陶瓷的特征Curie温度,但能显著提高介电温度系数γ;随着Li2CO3掺杂量的增加,陶瓷压电常数d33和机电耦合系数kp降低,而相应的机械品质因数Qm和矫顽场Ec增大,说明Li2CO3表现为"硬性"掺杂特点;当x=1.5%时,1 200℃烧结2h的陶瓷具有相对较好的电学性能:d33=820pC/N,kp=0.63,相对介电常数εr=6 628,tanδ=0.028,介电温度系数γ=17%,Qm=52.6,Ec=4.48kV/cm。; 杜建周裘进浩朱孔军季宏丽; 关键词：电学性能温度稳定性

一种新型驱动器: 2013年; 介绍了一种新型压电驱动器含金属芯压电陶瓷纤维(MPF),推导了MPF的驱动电压与位移关系,运用ABAQUS软件对MPF进行了有限元仿真,并将MPF在不同驱动电压下的位移进行了理论值和仿真值的对比,验证了所推导公式中响应位移和驱动电压关系的正确性。通过实验测试了MPF的迟滞特性,并设计了迟滞逆模型开环控制、迟滞逆模型结合比例、积分和微分(PID)的两种控制方法对MPF进行了迟滞补偿控制。实验表明,复合控制的效果较好,MPF迟滞得到了很好补偿,使输入和输出呈线性,实现了高于10nm的高精度定位。复合控制的实验结果也进一步验证了MPF位移公式的正确性。; 王静怡裘进浩朱孔军季宏丽陈海荣; 关键词：驱动电压

含金属芯压电纤维智能夹层制备与性能研究被引量：1: 2012年; 基于工程实用性的需要,制备了含金属芯压电陶瓷纤维(MPF)智能夹层并研究了其传感性能。首先设计了融合柔性电路板、MPF元件与智能夹层等先进技术于一体的分布式传感器——MPF智能夹层,并制作了实物样品。通过对理论模型的简化及求解,建立了MPF智能夹层的传感性能表征方法。最后,为了避免常规标定方法带来的结构损伤,提出了自激励标定法,并与常规标定结果对比,最大偏差仅为3.6%。结果表明,自激励标定法准确、可靠,该智能夹层具有优良的传感性能,其传感系数与载荷无关,与理论模型一致。; 严春霞裘进浩罗俊陈海荣杜建周; 关键词：压电纤维智能夹层传感

含Pt金属芯压电陶瓷纤维的微观结构和电学性能被引量：1: 2012年; 以传统固相法制备的0.55Pb(Ni1/3Nb2/3)O3–0.45Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(PNN–PZT)压电陶瓷粉体为原料,采用挤压成型工艺制备含Pt金属芯压电陶瓷纤维。以PbTiO3作为保护粉体,对纤维坯体进行1 200℃不同时间(0.5、1.0 h和2.0 h)的烧结处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪和铁电分析仪等研究了烧结时间对纤维微观结构、压电性能和铁电性能的影响。结果表明:在烧结时间范围内制备的压电陶瓷纤维为单一钙钛矿结构,未发现焦绿石相或其他杂相;随烧结时间增加,陶瓷纤维晶粒尺寸增大,压电和铁电性能明显提高。在1200℃保温2.0h制备的压电陶瓷纤维电学性能较好,压电常数(d31)、相对介电常数(εr)、介电损耗(tanδ)和矫顽场(Ec)分别为–145 pC/N、3 313、2.6%和0.27 kV/mm。介电温谱结果表明:该陶瓷纤维的特征Curie温度为125℃,峰值相对介电常数为8093。; 杜建周裘进浩朱孔军罗俊季宏丽; 关键词：锆钛酸铅电学性能固相法

压电驱动器的非对称迟滞模型被引量：22: 2012年; 为了补偿压电驱动器的非对称迟滞,提出了改进型Maxwell迟滞模型.Goldfarb提出的经典Maxwell迟滞模型由多个基础单元并联叠加而成,其基础单元为单个弹簧-物块单元,迟滞特性为平行四边形,故只能描述对称迟滞.为了能描述压电驱动器非对称迟滞,提出了基础单元迟滞特性为梯形的模型.为了简化算法程序,将梯形单元优化为两个三角形单元组合而成.为了验证该模型,以压电工作台为实验对象,运用该迟滞模型的逆模型进行迟滞补偿控制.单独的迟滞逆模型前馈开环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差从7.37%降到了1.56%,输入输出基本呈线性关系.逆模型结合PID复合反馈闭环控制实验结果表明,位移跟踪相对误差进一步降低到0.53%,输入输出呈很好的线性关系.这表明本文所建立的迟滞模型能很好地描述压电驱动器非对称迟滞特性.; 裘进浩陈海荣陈远晟杜建周; 关键词：压电驱动器 PID

基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模与逆控制被引量：9: 2013年; 为了补偿压电双晶片驱动器的迟滞非线性,提出了基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模方法,并用该模型设计了压电双晶片驱动器的逆控制器。首先,用两个双曲函数分别拟合迟滞主环的上升段与下降段,利用坐标变换描述依附于主环的一阶曲线;然后,根据Preisach模型理论的记忆擦除性与次环一致性,基于一阶上升与下降曲线分别描述了次环的上升段与下降段。由于这种建模方法所需的参数远小于Preisach等经典迟滞模型,非常适用于压电驱动器等智能材料系统。实验结果显示,基于这种迟滞非线性模型设计的逆控制器,控制后的最大误差比控制前减小了44.26%,有效地提高了压电双晶片驱动器的定位控制精度。; 陈远晟裘进浩季宏丽RonanLe Breton; 关键词：PREISACH模型压电驱动器

压电式二维微动工作台的迟滞补偿与解耦控制被引量：6: 2013年; 为了提高压电式二维微动工作台的定位精度,基于改进的Prandtl-Ishlinskii模型设计了前馈与解耦控制器,并结合反馈控制器开发了复合控制系统.在分析x与y方向电压与位移之间迟滞关系的基础上,前馈控制器通过改进的Prandtl-Ishlinskii模型描述迟滞的逆过程,分别补偿了x与y方向的迟滞.解耦控制器通过改进型Prandtl-Ishlinskii模型估算耦合位移值,修正驱动电压,抵消耦合效应引起的位移.复合控制系统结合了前馈与解耦控制器,并加入PID反馈控制进一步提高定位精度.实验结果表明:控制前,x方向与y方向定位误差的最大绝对值分别是4.16μm和4.18μm,而采用复合控制后定位误差的最大绝对值降为0.06μm和0.07μm.这种复合控制方法能够补偿压电式微动工作台的迟滞非线性,无需改变结构或更换零件就能减小耦合效应,有效地提高微动工作台定位精度.; 陈远晟裘进浩季宏丽; 关键词：微动工作台复合控制

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江苏省自然科学基金(BK2009020)