【正文】 標(biāo)在 ri 的約束范圍內(nèi)最小和最大值。而提高傳遞力矩的途徑有 以下兩種 :一是找出一種屈服應(yīng)力大的材料 。當(dāng)一端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，給電流變液加上高壓電場(chǎng)，則電流變液會(huì)發(fā)生電流變效應(yīng)，由此 帶動(dòng)另一端轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng) 負(fù)載運(yùn)動(dòng)。其中實(shí)線代 表交流高壓，點(diǎn)劃線代表直流高壓?？煽刈枘崞?、制動(dòng)器、離合器等 。 因?yàn)殡娏髯円后w器件的控制信號(hào)簡(jiǎn)單，又 只需要一個(gè)電場(chǎng)信號(hào)或電 壓信號(hào)，因而極易與微機(jī)技術(shù)相結(jié)合形成智能控制，這是一種 控制方式 發(fā)展前景很好 。在研究波紋式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，要得到 機(jī)構(gòu)的輸 入輸出轉(zhuǎn)矩、輸入輸出轉(zhuǎn)速、外加電壓、電流變流體的溫 度等信號(hào)，還要控制對(duì)步進(jìn)電機(jī)、異步電機(jī)和高壓電源。 為了達(dá)到最優(yōu)值， 通過實(shí)驗(yàn)擬合的方法來(lái)研究放大力矩和控制電場(chǎng)、溫度等因素之間的關(guān)系 ， 利用 脈沖 和階躍 電場(chǎng)信號(hào)來(lái)研究此裝置的動(dòng)態(tài)性能。因?yàn)樽笥覂蓚€(gè)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反， 所以 當(dāng)信號(hào)正轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)加在 中間盤 和 左轉(zhuǎn)盤 之間 。在通電時(shí)，電流變液體固化后就會(huì)產(chǎn)生軸向力， 會(huì)對(duì)盤的表面產(chǎn)生軸向的擠壓，雖然這個(gè)力很小，但它大大 提高了 整個(gè)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)效率，并 可以 提高電能的使用 、 使連接更加緊固 和 提高控制的靈敏度 。 第 17 頁(yè) 下面就關(guān)鍵零件的具體設(shè)計(jì)思路和零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述 : 曲面盤 :需要應(yīng)用到 中間盤 和 轉(zhuǎn)盤上并 實(shí)驗(yàn)需要 起伏度 和 不同頭數(shù)的曲面，因此其數(shù)量較多。同樣，在 支座 和 轉(zhuǎn)盤 之間我們也選用一組角接觸球軸承，并通過軸承端蓋由螺釘固定 。中間盤 和 轉(zhuǎn)盤 之間兩組軸承的 芯軸 、 支座和 端蓋之間的絕緣套均用絕緣塑料制成，用來(lái)保證兩中間盤采用質(zhì)量較小的鋁 合金加工 。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于能夠形成任何連續(xù)非線性映射的任意近似，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，以解決非線性、大滯后系統(tǒng)這一困擾現(xiàn)代控制理論界的難題。目前光學(xué)、生物神經(jīng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展 不 是很 成熟， 然而 電子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的開發(fā)已到了比較實(shí)用的階段。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 在人體內(nèi) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的 基本元素 神經(jīng)元 的結(jié)構(gòu)不是完全相同的 。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)神經(jīng)元的興奮與抑制進(jìn)行模擬， 在興奮狀態(tài)，則產(chǎn)生內(nèi)正外負(fù)的反電位差 。 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) BP 網(wǎng)絡(luò) 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作狀 態(tài)穩(wěn)定，易于硬件實(shí)現(xiàn) 的特點(diǎn) 。 輸出層 和 中間隱含層 的神經(jīng)元的操作特性為 一般函數(shù)形式為網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行分為 網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)輸出 和 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練兩個(gè)階段。如何求得網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)神經(jīng)元 的 值 是現(xiàn)在要解決的問題 。是否還有學(xué)習(xí)樣本 ?有，返回步驟 2。 LabviEW 是虛擬儀器集成開發(fā)環(huán)境的總稱，它是為 了能夠 替代常規(guī)的 Basi 。儀器模塊能夠 包括 GPIB 儀器 、 VXI 儀器 、 串行口儀器 和 PXI 儀器 。 傳感器的標(biāo)定 由于數(shù)據(jù)采集卡采集到的是電壓信號(hào)，因此 要得到 轉(zhuǎn)矩 與 轉(zhuǎn)速 ， 一定要對(duì) 傳感器進(jìn)行標(biāo)定。 表 5 一 IH 工 TLZ 型電流變流體的特性 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果 由于本文所研究的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中間盤采用的是波紋式，由于擠壓作用，中間盤與左 右盤之間有相互作用的軸向力，所以一定要 對(duì)機(jī)構(gòu)施加一定的預(yù)緊力。因 本文所做的為比較性實(shí)驗(yàn)，故需 要在不同環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)，因此要降低溫度的影響，一定 要在溫度相差不大的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由圖可 以 看出 來(lái) ，傳動(dòng)裝置的輸出力矩隨外加電壓的增加而增強(qiáng)，直流電壓下的輸出力矩 要比 交流 電壓下小 。實(shí)例計(jì)算表明， BP 網(wǎng)絡(luò)性能良好，所建立 的模型預(yù)測(cè)精度高，價(jià)值性很高。主要是 由于電流變材料性能實(shí)用化還有一定差距，具有以下表現(xiàn) ：一是電流變材料強(qiáng)度 不高：二是電流變液的 使用溫度范圍不夠?qū)?，電流變效?yīng)隨溫度變化較大；三是分散相顆粒和絕緣介質(zhì)油容易發(fā)生分離，這樣 分散相顆粒 就會(huì)沉積在底部。通過流體的剪切 一擠壓的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，增大 了 機(jī)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩， 這樣 使 ERF 傳動(dòng)技術(shù)走向 了 實(shí)用第 29 頁(yè) 化。 本文中波紋盤的內(nèi) 徑和 外徑分別為 62mm 及 130mm ，左右盤的波紋頭數(shù)為 17 個(gè)，波紋深度為 lmm 。所加預(yù)緊力的大小可 以由彈簧的彈性力 決定，彈簧 要直接套在活塞上，考慮到裝置的密封性，活塞上一定要選用與它 配套的 O 型密封圈。 當(dāng)傳感器的內(nèi)外齒輪發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候 ，因 磁通 的 不斷變化，在線圈中便感應(yīng) 出 來(lái)了 正 弦波的感應(yīng)電勢(shì)，相對(duì)轉(zhuǎn)角 是 ? ，兩個(gè)信號(hào)之間的相位差的變化量 ?? 與扭轉(zhuǎn)角 ? 之間的關(guān)系 見下式 : ?? z?? ， 上 式中 z為系數(shù)。此刻啟動(dòng)高壓電源，使 ERF 即產(chǎn)生電流變效應(yīng)，我們用 異步電機(jī)提供能量，給傳動(dòng)器附加一個(gè)力矩，進(jìn)而帶動(dòng) 了 負(fù)載。作為編寫應(yīng)用語(yǔ)言的語(yǔ)言 ， LabVIEW 不僅有不同編程方式，而且 具備語(yǔ)言 的所有特性，因此又稱之為 G 語(yǔ)言。利用訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果 不 是輸出神經(jīng)元，則 所 得結(jié)果 : 帶有動(dòng)量項(xiàng)的加權(quán)調(diào)節(jié)公式為 : 式中的 a 為動(dòng)量系數(shù) 是一個(gè)確定過去學(xué)習(xí)效果的常數(shù)。否則，通過修正權(quán)值， 使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出與理想輸出一致。網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程分為兩個(gè)階段 :輸入層隱含層 誤差反向傳播示意圖 第一個(gè)階段是 對(duì)于給定的輸入，通過當(dāng)前的連接權(quán)值正向傳播，得到輸出層各神經(jīng)元的實(shí)際輸出 。 由神經(jīng)元傳出的電脈沖信號(hào)通過軸突，先到達(dá)軸突末梢，這時(shí)使其中的囊泡產(chǎn)生變化從而釋放神經(jīng)遞質(zhì)，這種神經(jīng)遞質(zhì)通過突軸的間隙進(jìn)入到另一個(gè)神經(jīng)元的樹突中。細(xì)胞體 :由很多分子形成的綜合體，內(nèi)部含有一個(gè) 核糖體 、 細(xì)胞核 、原生質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。其 由具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入層、隱層和多個(gè)或一個(gè)輸出的輸出層組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)元。理論上講 只要神經(jīng)元作用函數(shù)合適，收斂步數(shù)足夠多，采用 BP 算法訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以任意精度逼近任意的非線性系統(tǒng)。 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型識(shí)別 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及實(shí)現(xiàn) 近年人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 在 自適應(yīng)控制 、信號(hào)處理和 模式識(shí)別等眾多領(lǐng)域 應(yīng)用 廣泛。換向器齒輪由 彈性擋圈 和 圓柱銷 分別固定在換向器主軸 I、 n上 。 芯軸和鑲塊 :將中間盤設(shè)定為分 開的形式，單獨(dú)將兩個(gè)鑲塊加工出來(lái)，其內(nèi)孔于中間盤的內(nèi)孑 L相對(duì)且精度要求相當(dāng)，并用內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定在中間盤上，將其芯軸和內(nèi)孔的內(nèi)端部磨成高精度進(jìn)行過渡配合，并裝配后在徑向鉆孔、攻絲，最后用止動(dòng)螺釘將它們固定。他們的實(shí)驗(yàn)中 采用 的是錐面，而正弦曲面可以看成無(wú)數(shù)個(gè)錐面的組合體，這樣 解決了設(shè)計(jì)的理論可行性，而且在我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 中間盤 曲面和 轉(zhuǎn)盤曲面都要 能 夠經(jīng)常更換，這樣可以方 便取得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定在 不同振幅 和 不同頭數(shù) 的曲面盤中間哪一個(gè)能夠取得 達(dá)到最佳的電流變的效應(yīng) 和 最好的傳動(dòng)效果。波紋式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從三維造型開始 的 ，先設(shè)計(jì)出裝置的立體 圖，形象直觀，可直接修改，并獲得理想的三維結(jié)構(gòu)圖。 根據(jù) 電流變流體和電流變 技術(shù)所具有的 特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了 電流變的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) :它主要 由一個(gè)置于中間的中間盤和兩個(gè)置于兩邊的轉(zhuǎn)盤 的結(jié)構(gòu) 組成，具體結(jié)構(gòu)中間盤通 過兩根芯軸與兩個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器連接并且通過步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)，在 芯軸上 加負(fù)載， 砂輪 是用 來(lái)模擬實(shí)際負(fù)載，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤通過一個(gè)換向器分別由 同步帶 和 同步帶輪傳動(dòng) ， 由伺服電機(jī)帶動(dòng) 換向器 。而對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，要實(shí)現(xiàn)變信號(hào)輸入，即啟動(dòng)， 制動(dòng)，任意信號(hào)輸入。我們把 獲得最佳 的機(jī)械 傳動(dòng)綜合性能指標(biāo)作為目標(biāo)，研究波紋式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、傳動(dòng)理論、電液控制規(guī)律，能 為工程應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。高性能電液伺服系統(tǒng) . 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計(jì) 電流變器件的特點(diǎn) 工程技術(shù)人員把科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)變?yōu)?現(xiàn)實(shí)其中 一個(gè)重要環(huán)節(jié) 就是電流變技術(shù) 。 對(duì)上面三式進(jìn)行 Laplace 變換，其中 ? 和 M 分別表 示 ? 和 M的象函數(shù)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的本構(gòu)方程 擠壓流是流體力學(xué)中一種基本流動(dòng)。第二種 需要研究 ERF一些特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。在這我們用 ： )(0 iiiif ??? ?? （ i=1,2） 。所以 要想描寫電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)品質(zhì)，我們可以 用從動(dòng)盤的單位轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所傳遞 扭矩 T/J 。盤 A， B分別為主從動(dòng)盤 。 目前常用的電流變流體很多 是由作為分散相的固體粒 子分散在作為分散介質(zhì)的基礎(chǔ)液中所形成的兩相懸浮液體。由于 液晶高分子電流變液 均相體系，不會(huì)沉淀，不磨損設(shè)備并可以在間距極小的電極間使用，即使存在響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等很難克服 的缺點(diǎn)， 實(shí)際應(yīng)用中仍然很有優(yōu)勢(shì)。 傳統(tǒng)的懸浮液體系電流變液 在應(yīng)用中受到限制 ， 是因?yàn)橛蟹稚⑾囝w粒易沉淀、集結(jié)成團(tuán)、磨損電極等缺點(diǎn)，雖然有學(xué)者提出了極性液體、小分子液晶等均相電流變液體系，但它們的電流變效應(yīng)很弱，不滿足實(shí)際要求 。有 報(bào)道的在電場(chǎng)作用下的最高剪切應(yīng)力可達(dá) 10Pa ( E = 2KV / mm 時(shí)） ，可見無(wú)機(jī)物類電流變液性能有很大的差異 。y可以接近 5OKPa 。 conrad 等 ]5[ 計(jì)算了當(dāng)顆粒間距 R 和顆粒半徑 r 之比 ?rR 時(shí)，單鏈中相鄰顆粒間的軸向作用力 aF ， 切向作用力 sF和多鏈情況下的屈服應(yīng)力 ?39。在樣品上施加了幾 KV / mm 的電場(chǎng)后，可以看到由液相進(jìn)入固相，其現(xiàn)象是 懸浮顆粒有規(guī)則地排列起 來(lái)，形成了一定粗細(xì)并間隔一定距離的圓柱系列 。 在低電場(chǎng)作用下 熱運(yùn)動(dòng)為主， 且系統(tǒng)為液態(tài)；當(dāng)電場(chǎng)加強(qiáng)時(shí)偶極矩相互作用大于 熱運(yùn)動(dòng)，介電顆粒突然開始沿電場(chǎng)方向排列并在兩個(gè)極板之 間形成鏈狀等結(jié)構(gòu)。 對(duì)兩相懸浮液， ER 效應(yīng) 產(chǎn)生的電致抗剪屈服應(yīng)力 )(ER? 主要是由粒子的鏈化效應(yīng)所產(chǎn)生，電粘效應(yīng) 不能產(chǎn)生電致抗剪屈服應(yīng)力，不能產(chǎn)生電致抗剪屈服應(yīng)力，能 改變 ER 液體的基液粘度 。我國(guó)學(xué)者根據(jù) ER 液的等效交流電導(dǎo)引起的能量耗散結(jié) 構(gòu)，提出 粒子極化效應(yīng)的理論框架，認(rèn)為 ER 的過程是“極化一耗散一結(jié)構(gòu) — 流變”的過程。 電流變液的應(yīng)用：對(duì)研制的電流變體制成離合器、控制閥等進(jìn)行應(yīng)用方面的探索 。 電流變流體的基本概念及概述 電 流變流體是一種 可在毫秒級(jí)實(shí)現(xiàn)可 逆的“固”一 “液” 態(tài)轉(zhuǎn)化 的新型智能材料 。 現(xiàn)有的物理和數(shù)學(xué)理論來(lái)建模方式對(duì)于 呈復(fù)雜的非線性關(guān)系的 波紋式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外 加電場(chǎng)和電流變液產(chǎn)生的力矩，對(duì)于 現(xiàn)有的物理和數(shù) 學(xué)理論來(lái)建模具 有一定的難度，而對(duì)于 表示任意非線性關(guān)系和學(xué)習(xí)的能力 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能解決 ， 由 此對(duì)解決這類問題提供了新思想和新方法。 它主要特征是能利用電場(chǎng)作用，實(shí)現(xiàn)液一固態(tài)轉(zhuǎn)化的可逆性、連續(xù)可控性和響應(yīng)的快速性等 ， 主要在 機(jī)電傳動(dòng)與控制系統(tǒng) 應(yīng)用前景 廣泛應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞： 電流變液 波紋式 擠壓 控制 虛擬儀器 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) Abstract： There is a mechanical and electrical applications in the emerging discipline of ER technology. Its main feature is the electric field can be used to achieve reversible liquidsolid transformation, continuous controllability and fast response, etc., mainly in the electrical and mechanical drive and control system applications widely used in future prospects. Although there are many domestic and foreign institutions on the application of the ER, but ER fluid flow patterns, most of translational or shear type, there are few papers reporting extrusion. A new ER gear show in this article, corrugated Electrorheological Actuator, it