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構簡單、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
壓電驅動器直接作用于流體系統(tǒng)即形成了流體的壓電驅動與控制。壓電驅動與控制技術在流體系統(tǒng)中的運用具有很大的應用潛力，近年來壓電驅動控制類流體設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。本文結合國家自然科學基金重點課題和教育部高等學校科技創(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行控制。通過理論建模、有限元仿真分析、精密加工設計、參數優(yōu)化、試驗測試等方法進行深入研究。1.美MAC截止閥用壓電驅動器的作用機理和有限元分析 分析了閥用壓電晶片驅動器的作用機理和工作特性。對壓電振子進行了有限元仿真分析和試驗測試，仿真和試驗測試結果表明：圓形壓電振子在驅動電壓作用下的一階模態(tài)變形呈現軸對稱分布；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截止閥用驅動器的要求，圓形壓電振子在一階諧振頻率內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截止閥的流場進行了有限元仿真模擬，結果表明：美MAC截止閥的結構參數直接影響閥的截止性能和流量。基于多目標優(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，建立了多目標優(yōu)化函數模型，在進化算法基礎上，增加差分算法以提高優(yōu)化過程自適應性，經差分進化算法優(yōu)化后得到一組Pareto*解。、試驗結果表明：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，結果表明：優(yōu)化結構的美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)分析和驅動電源的設計 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截止閥要求的驅動電源。

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