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
3秒前
sunran0完成签到 ,获得积分10
3秒前
完美世界应助易天采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
佳无夜完成签到,获得积分10
9秒前
布雨发布了新的文献求助10
10秒前
Blue完成签到,获得积分10
11秒前
天天快乐应助锅巴采纳,获得10
11秒前
净坛使者完成签到,获得积分10
11秒前
李卓完成签到,获得积分10
13秒前
桃博完成签到,获得积分10
13秒前
安详的曲奇完成签到,获得积分10
13秒前
活力的问安完成签到 ,获得积分10
14秒前
wowser发布了新的文献求助10
17秒前
哭泣若剑完成签到,获得积分10
18秒前
gentille完成签到 ,获得积分10
18秒前
等待的丹秋完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
南雪既白完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
25秒前
mmm发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
苗条菠萝完成签到,获得积分20
26秒前
thefan完成签到,获得积分10
26秒前
小蘑菇应助奋斗的雅柏采纳,获得10
27秒前
wtian完成签到,获得积分10
28秒前
JamesPei应助包笑白采纳,获得10
28秒前
田様应助szx233采纳,获得10
29秒前
锅巴发布了新的文献求助10
29秒前
wanci应助BJYX采纳,获得10
29秒前
Daisy发布了新的文献求助10
29秒前
苗条菠萝发布了新的文献求助10
30秒前
wowser完成签到,获得积分10
31秒前
WHr完成签到,获得积分10
31秒前
北尘523完成签到,获得积分20
32秒前
px发布了新的文献求助10
33秒前
丘比特应助猫毛采纳,获得10
35秒前
35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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6356387
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8171252
关于积分的说明 17203615
捐赠科研通 5412291
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864564
邀请新用户注册赠送积分活动 1842098
关于科研通互助平台的介绍 1690360