提出一种用于原位纳米压痕测试的微小型精密加载装置。结合纳米压痕测试的基本要求,对精密加载装置进行了结构设计分析,建立了以压电叠堆推动柔性铰链推进单晶金刚石工具头实现压痕测试的方案,依据胡克定律利用柔性铰链敏感单元实现对压入力信号的检测。对压入柔性铰链单元进行了力学分析和模态研究,在此基础上,对研制测试平台样机的压入特性、载荷力检测等进行了试验测试,并利用研制的样机对单晶硅晶片进行了压痕试验。加载装置在100V驱动电压下压头有效行程可达11.96μm,基本满足压痕测试的功能要求。

为了控制油气弹簧减振器静平衡位置随温度变化而保持相对不变,采取了通过使用传感器测得油气弹簧减振器的温度信号和增压缸的位移信号来改变增压缸对油气弹簧的充放油量的自动控制措施.通过试验和计算,在温度变化过程中油气弹簧减振器平衡位置的实测变化量,在不同温度下其误差在1 mm以内,满足使用要求,证明了该控制方法的有效性和可行性.

设计了一种基于信号微分滑模控制理论的阀控非对称缸激振器。通过对液压缸位移信号提取并对其进行微分运算求导，以此来实现无需速度和加速度的滑模控制，削弱了系统非线性对控制精度的影响，增大了电液伺服激振器的激励频率带宽。根据Lyapunov函数判据，确保了系统的稳定性。通过对对称阀控非对称缸系统的位置跟踪控制进行仿真分析，结果显示，该激振器具有良好的跟踪效果。