风电叶片打磨机器人柔性末端终端滑模力控制

为了自适应叶片在磨削过程叶片曲率的变化,实现主被动磨削力控制。仿照人体肌肉组织,提出一种适用于电机驱动的直线型类串联弹性驱动器(SEA)安装于六自由度机械臂末端,以实现柔性输出。并建立了类SEA数学模型,在基于类SEA动力学模型的基础上,提出一种新型非奇异快速终端滑模滑模面和多幂次趋近率,并依据新型滑模面和多幂次趋近率设计了带扰动补偿的控制律。通过与传统终端滑模面、传统趋近率得到的控制律进行了磨削力跟踪对比仿真实验,结果表明新型非奇异终端滑模面和多幂次趋近率得到的控制律趋近平衡点速率更快,要求控制器输出较低,抗干扰能力更强。

交流电热流场对微纳粒子介电泳行为的影响

以叉指电极阵列为例,分别建立对称物理场、非对称物理场和行波物理场的有限元模型,求解三种情况物理场下微通道中的电场、流场、温度场和介电泳力的分布,分析交流电热流场的对流与传质过程对流场中微纳粒子介电泳的影响规律和干预方式。结果表明,对称物理场和非对称物理场内部均产生漩涡式扰动,增强了流场的对流与传质,可将处于介电泳有效作用范围之外的微纳粒子输送至电极附近区域,扩展了介电泳的实际有效作用区域。行波叉指电极阵列构建的流场则无明显漩涡,但行波物理场中介电泳力的衰减较慢,电极厚度60倍高度处衰减为10%,显著提高了对微纳粒子的操控和输送能力。

弧形阵列微电极对高电导率流体混合效率的影响

微流体交流电热效应混合是缩短药物筛选时间的有效手段之一.混合机制通常由微电极诱导流体内部产生温度梯度,从而形成涡流用于整个样品区域内的流体搅拌.但生物流体电导率偏高,交流电热的温升容易影响药物活性.因此,设计并封装一款环形微流体混合芯片,在不损失混合效率的前提下抑制流体的温升,揭示该芯片的混合性能,数值模拟与实验对微通道内两相流体的动态混合过程进行定量分析,并对模型几何参数、物理参数等条件进行优化研究.首先,利用Comsol仿真软件进行电场、温度场、流场以及稀物质传输场的强耦合仿真计算,以混合效率为目标函数,同时以温升上限作为约束条件,优化电压幅值以及微电极阵列的尺寸和分布.仿真结果表明,在给定电压下弧形微电极阵列的分布模式以及尺寸大小是影响混合效率的主要因素,电极对称/非对称分布诱导不同形式的非匀强电场空间分布,电极尺寸直接影响电场对流体的作用力范围.综合温升研究,仿真最优混合效率可达98.67%.然后,以优化的电极尺寸参数加工氧化烟锡微电极阵列,软光刻加工聚二甲基硅氧烷微通道.将上述带有特定微通道图案的PDMS与微电极玻璃基底封装后形成最终的微混合实验芯片.最后,使用电导率为0.2 S/m的蓝色染料溶液和去离子水缓冲液(经0.9%NaCl溶液调节电导率值)进行混合实验,微混合器混合效率可达93.16%.