提出了一种新型二维超精密微步进工作台的结构形式,并针对该结构设计了相应的微步进执行器.以新型功能材料Piezo作为驱动元件,分析了微步进执行器的机电耦合模型,在此基础上对其时间响应进行了分析,总结了时间响应的影响因素,同时提出了相应的解决方法.

结合移相式干涉仪主动抗振技术,提出对普通PZT光学移相器进行机械结构的优化,改善其机械响应性能并保证有足够的位移量.作为机电反馈式干涉仪抗振系统的核心部件,改进后的PZT构件用于干涉仪的移相驱动,同时又用作光学相位调制器和振动补偿器.经移相干涉仪的在线测量,PZT移相器达到了1 000 Hz(振动幅度为λ/2)以上的时间响应速度并获得了6 μm左右的位移量,满足了干涉抗振系统的需要.

为揭示磁流变调速起动过程中的时间响应特点及影响因素,在分析磁流变调速起动控制系统工作原理的基础上,建立输出转速控制数学模型,并利用Simulink软件对调速起动的时间响应进行仿真分析,其后在不同初始条件下开展调速起动试验研究。研究表明磁流变调速起动响应时间随着励磁电流的减小和负载扭矩的增大而增加,而与输入转速间近似成正比例关系;试验时所测得不同因素的影响规律与仿真时基本一致,验证了理论模型和仿真分析的正确性,然而由于仿真时未考虑磁路响应和磁流变液流变响应,响应时间的仿真值与实测值相比偏小。

针对磁流变液传动装置扭矩调控过程中时间响应长问题,分析了励磁线圈、涡流和磁滞对磁路时间响应特性的影响机理,设计并搭建了磁流变液传动装置实验平台,开展了输出扭矩响应时间实验。理论分析和实验结果表明:改变励磁线圈参数和抽头数量可有效缩短电流响应时间;优化磁路尺寸和减小材料电导率可减小涡流影响;磁滞对响应时间影响显著,撤销线圈电流响应时间比施加电流时增加了一倍。

针对现有自平衡井下安全阀的自平衡时间和中心管下移时间匹配与协调的问题，建立自平衡安全阀振动力学模型，确定其输出的响应函数，推导了自平衡式井下安全阀开阀时自平衡响应时间与平衡阀的几何尺寸及位置之间的函数关系。通过实例分析了FYL型井下安全阀开启时的自平衡响应时间，为自平衡井下安全阀分段加压提供了指导，有效地改善了井下安全阀工作可靠性，也为自平衡井下安全阀的结构优化设计提供了参考。