壓電晶片主動控制美MAC截止閥
閥作為液、氣壓系統(tǒng)中的重要元件，實現(xiàn)對流體壓力、流向和流量的控制，特別是微小型流體控制閥作為系統(tǒng)中*的流體控制部件，在需要精密流量輸出和控制的流體系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，比如微流體輸送控制系統(tǒng)、微型液體燃料電池控制系統(tǒng)、微型噴射系統(tǒng)、微氣體壓縮系統(tǒng)等。與傳統(tǒng)常規(guī)控制閥相比微小型流體控制閥結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、工作效率高、穩(wěn)定性強，可以很好的提高流體系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)特性。

壓電晶片主動控制美MAC截止閥
壓電驅(qū)動器直接作用于流體系統(tǒng)即形成了流體的壓電驅(qū)動與控制。壓電驅(qū)動與控制技術(shù)在流體系統(tǒng)中的運用具有很大的應(yīng)用潛力，近年來壓電驅(qū)動控制類流體設(shè)備逐步得到深入研究，壓電型微小流體控制閥成為了其中熱門研究方向。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點課題和教育部高等學(xué)校科技創(chuàng)新工程重大項目，圍繞壓電晶片主動控制美MAC截止閥展開研究工作。提出采用圓形壓電振子覆蓋硅膠薄膜設(shè)計制作美MAC截止閥，利用電信號控制時壓電振子一階模態(tài)下的變形對振子中心位置處的閥口開度進(jìn)行控制。通過理論建模、有限元仿真分析、精密加工設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化、試驗測試等方法進(jìn)行深入研究。1.美MAC截止閥用壓電驅(qū)動器的作用機理和有限元分析 分析了閥用壓電晶片驅(qū)動器的作用機理和工作特性。對壓電振子進(jìn)行了有限元仿真分析和試驗測試，仿真和試驗測試結(jié)果表明：圓形壓電振子在驅(qū)動電壓作用下的一階模態(tài)變形呈現(xiàn)軸對稱分布；通過分析美MAC截止閥的工作原理和特點，得到圓形壓電振子符合美MAC截止閥用驅(qū)動器的要求，圓形壓電振子在一階諧振頻率內(nèi)的變形時突起的端部能夠密封和開啟閥口。2.美MAC截止閥的優(yōu)化設(shè)計和仿真研究 基于縫隙流動的流量和壓力損失理論對美MAC截止閥的流場進(jìn)行了有限元仿真模擬，結(jié)果表明：美MAC截止閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響閥的截止性能和流量。基于多目標(biāo)優(yōu)化的Pareto理論，以zui小的受力面積和zui大的流量作為優(yōu)化目標(biāo)，建立了多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)模型，在進(jìn)化算法基礎(chǔ)上，增加差分算法以提高優(yōu)化過程自適應(yīng)性，經(jīng)差分進(jìn)化算法優(yōu)化后得到一組Pareto*解。、試驗結(jié)果表明：美MAC截止閥在氣體壓力下流量控制性能良好。通過試驗測試對比分析了不同閥口半徑閥的工作特性，結(jié)果表明：優(yōu)化結(jié)構(gòu)的美MAC截止閥的工作壓力區(qū)間大，且輸出性能和控制性能更好。5.美MAC截止閥的控制系統(tǒng)分析和驅(qū)動電源的設(shè)計 分析了美MAC截止閥的控制特性，提出了開環(huán)控制和測試方案。測試控制系統(tǒng)需要具有滿足美MAC截止閥要求的驅(qū)動電源。

壓電晶片主動控制美MAC截止閥
在此基礎(chǔ)上設(shè)計了基于直流變換器原理的開關(guān)式電路，研究開發(fā)了美MAC截止閥開環(huán)控制時的便攜式驅(qū)動電源，電源輸出功率比傳統(tǒng)的驅(qū)動電源高，且輸出電壓穩(wěn)定、頻率可調(diào)。 本文對深入研究表明：所設(shè)計的工作壓力范圍較大，截止性能良好，在工作壓力范圍內(nèi)幾乎無泄漏；閥的流量控制精度較高，并且尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，能夠很好地同流體系統(tǒng)匹配。