超精密运动机构振动的产生机理、传递规律及控制方法
| 项目名称： | 超精密运动机构振动的产生机理、传递规律及控制方法 |
| 推荐单位： | 教育部 |
| 项目简介： | 本项目属于机械动力学与振动学学科。 超精密运动机构的运动精度要求达到纳米级。与接触或液体润滑运动副－刚性结构为主要特征的传统精密机构相比，超精密运动机构以"气浮支承-电磁驱动-智能结构"为核心，动力学本构特征随之发生根本性变化。机构中的气体流动、电磁耦合导致微振动，这是机械动力学与振动学亟待研究的新问题、新方向。本项目通过多学科交叉融合，针对超精密运动机构微振动的产生机理、传递规律与控制方法进行了系统研究。主要发现如下： （1）突破等温、层流、膜厚方向同态等假设，基于完整的Navier-Stokes方程，发现了气浮支承结构中的气旋现象，揭示了气旋引发气浮支承微振动和失压的机理，阐明了气浮支承结构对系统动力学性能的影响规律，提出了气浮支承结构分析新方法，从而解决了长期存在的失压和微振动产生机理不明的理论难题。 （2）发现了周期性压电智能结构的振动传递衰减特性，阐明了其频率禁带分布规律；揭示了偏场诱导压电智能结构固有频率平移的机理，以及压电智能结构声波传能的机理；建立了压电智能结构振动俘能/换能/传能动力学模型，提出了集"移频－宽频－俘能－传能"于一体的智能结构抑制振动传递的新方法。 （3）在发现电磁驱动方向与法向耦合现象、氧化锌单晶结构的高气敏传感特性的基础上，提出了电磁驱动作用力辨识及扰动补偿方法、基于气浮压力测量的刚度与阻尼辨识方法，建立了超精密运动机构系统振动模型，进而提出了系统运动规划与振动控制新方法。 研究成果开拓了新的研究领域，为超精密运动机构的研究与设计提供了理论与技术基础，已成功应用于IC制造、航天航空等行业，促进了我国高端制造装备与精密仪器设备的技术发展。已出版专著2部，发表SCI论文172篇，应邀为美国机械工程师协会（ASME）Appl Mech Rev撰写综述论文，获授权发明专利6项。论文被Web SCI他引990次，被72篇综述论文评述，被170篇国内外博士学位论文及专著引用。 同行们肯定了我们的发现及其对学科发展的影响，如：ASME Fellow意大利 Belforte教授、IEEE Fellow日本Nakamura教授、英国Barrans教授、美国Gracewski教授、IEEE Fellow美国Hamilton教授等分别认为我们发现了气旋现象，阐明了气旋诱导结构振动和失压的机理，建立了理论模型，激发了该领域的研究兴趣；德国微力学/微流动/微致动学会主席Seidel、IEEE Fellow美国总统奖获得者Kam教授、IEEE UFFC副主编美国Yang教授等认为我们率先开展了智能结构俘能/换能的研究，提出了理论架构；SPIE Fellow美国Yoseph教授、IEEE标准化主席Sherrit教授等认为我们提出了压电传能思想；ASME Fellow美国总统奖获得者Agrawal教授、ASME Fellow美国总统奖获得者KM Lee教授、乌克兰科学院院士Larin等认为我们提出了柔性机构及其运动控制方法；《2008-2009机械工程学科发展报告（机械制造）》评述我们"率先发现并阐明了气旋现象……在国际学术界产生了重要影响"。 |
| 主要完成人： | 陈学东 本人是项目的第一完成人，主持973课题（2003CB716206）、国家自然科学基金项目（50245011、50605025、60375034、50675079）和863项目（SSPC（05）-JX-01），并作为郑州轻工业学院特聘教授主持河南省杰出人才创新基金项目（0621000300）等。全面负责项目的研究工作，提出项目的研究方法，对项目的三个发现点都做出了创造性的贡献：发现了气旋现象，揭示了气旋诱发振动的机理；提出了压电智能结构抑制振动传递的方法；提出了超精密运动机构动力学参数辨识与振动控制方法。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 胡元太 本人是项目的第二完成人，参与陈学东教授主持的973课题（2003CB716206）和863项目（SSPC（05）-JX-01），并主持1项国家自然科学基金项目（10172036）。创造性的贡献主要体现在发现点2和1：发现周期性压电智能结构振动衰减的特性，提出了压电智能结构俘能/转换/传输方法，提出气-固耦合建模方法。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 徐甲强 本人是项目的第三完成人，项目研究期间为郑州轻工业学院教授，2009年调入上海大学。参与陈学东教授主持的河南省杰出人才创新基金项目（0621000300）和973课题（2003CB716206），并主持1项国家自然科学基金项目（20471055）。创造性的贡献主要体现在发现点3：发现氧化锌单晶结构高气敏传感的特征，提出气浮压力测量方法。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 周云飞 本人是项目的第四完成人，参与陈学东教授主持的973课题（2003CB716206）、863项目（SSPC（05）-JX-01）、国家自然科学基金项目（50245011、50605025）。创造性的贡献主要体现在发现点3：提出电磁驱动扰动补偿控制方法，提出超精密运动规划与控制方法。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的60%。 何学明 本人是项目的第五完成人，项目研究期间为陈学东教授的博士研究生，参与陈学东教授主持的973课题（2003CB716206）、863项目（SSPC（05）-JX-01）和国家自然科学基金项目（50245011）。创造性的贡献主要体现在发现点1：发现气旋现象，提出气浮支承结构动力学建模方法。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 |
| 论文、论著目录： | 点击查看 |
版权所有：中国教育和科研计算机网网络中心 Copyright © 1994-2017 CERNIC,CERNET,京ICP备05078770号,京网文[2014]2106-306号
关于假冒中国教育网的声明 | 有任何问题与建议请联络：Webmaster@cernet.com
![京网文[2014]2106-306号](http://www.edu.cn/images/indexnew/www1024.jpg){kind=link}