Dynamic Design of a Novel High-Speed Piezoelectric Flow Control Valve Based on Compliant Mechanism

控制理论(社会学) 执行机构 带宽(计算) 流量控制(数据) 体积流量 压电 计算机科学 工程类 机械 物理 控制(管理) 电气工程 计算机网络 人工智能
作者
Mingxiang Ling,Xin He,Mengxiang Wu,Lei Cao
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:27 (6): 4942-4950 被引量:27
标识
DOI:10.1109/tmech.2022.3169761
摘要

Piezoelectric actuators are particularly interesting in high-speed precision flow control valves due to their fast dynamic response and simple structure. However, concurrently improving the dynamic bandwidth and flow rate has been a challenging issue. In this article, a novel two-stage flow control valve driven by amplified piezoelectric actuator is proposed, fabricated, and tested with the step response time of 5 ms, flow rate of 70 L/min, and the dynamic bandwidth of 155 Hz at the supply pressure of 30 bar. An improved rhombus-type compliant mechanism with double output ports is proposed to amplify the microstroke of piezostacks with a relatively high resonance frequency. Two pilot sliding spools are differentially actuated moving the main spool back and forth, modulating the flow rate and direction. The coupling dynamics of the piezohydraulic valve is also formulated on the Laplace domain with the concept of two-port dynamic stiffness model and control theory. The influence of key structural parameters on the flow characteristics is analytically calculated, and the optimal static and dynamic performances are obtained. The theoretical prediction is in reasonable agreement with the experimental results in the closed-loop control, proving that the operational concept is viable.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
完美巧凡应助ID8采纳,获得10
3秒前
3秒前
13333发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
小明发布了新的文献求助10
7秒前
幸福美满发布了新的文献求助10
9秒前
FZU_ChyL完成签到 ,获得积分10
10秒前
学霸业应助小何采纳,获得10
10秒前
NexusExplorer应助chenxin1996采纳,获得10
10秒前
nulinuli完成签到 ,获得积分0
12秒前
lulala完成签到,获得积分20
12秒前
可爱的函函应助adam采纳,获得10
13秒前
susie发布了新的文献求助200
14秒前
cdercder应助执着水绿采纳,获得10
14秒前
15秒前
SAN完成签到 ,获得积分10
15秒前
yfh1997完成签到,获得积分10
16秒前
wangkang发布了新的文献求助10
18秒前
mengfeidmu发布了新的文献求助10
19秒前
科目三应助13333采纳,获得10
21秒前
27秒前
27秒前
蓝安完成签到 ,获得积分10
28秒前
二战战地记者完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
orixero应助feifei采纳,获得10
30秒前
活力的涵雁完成签到,获得积分10
30秒前
柔弱河马发布了新的文献求助10
31秒前
31秒前
32秒前
33秒前
菜菜完成签到,获得积分20
34秒前
34秒前
Baiyu发布了新的文献求助10
34秒前
公爵发布了新的文献求助30
35秒前
懒洋洋发布了新的文献求助10
36秒前
大气的书萱完成签到,获得积分10
36秒前
欣喜千筹完成签到,获得积分20
36秒前
37秒前
吉吉国王完成签到,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
Lengua e imagen en la comunicación digital 500
A First Course in Options Pricing Theory 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7477717
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9071734
关于积分的说明 19343403
捐赠科研通 7095515
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3246649
关于科研通互助平台的介绍 2416071
邀请新用户注册赠送积分活动 2232029