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基于TPWL方法的MEMS热微执行器的热电耦合宏建模
  • ISSN号:1004-1699
  • 期刊名称:《传感技术学报》
  • 分类:TH703[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61273052)
中文摘要:

本文给出了一种基于轨迹分段线性化TPWL(Trajectory Piecewise-Linear)方法的非线性热电耦合宏建模技术。首先建立了MEMS热微执行器的三维非线性热电耦合模型,并采用有限元方法对其进行空间离散,然后利用新的基于全局最大误差控制的线性化点选择算法获得一组线性化点,最后使用TPWL方法构造MEMS热微执行器的热电耦合宏模型。以平板式热微执行器为例,研究了宏模型的精度、效率及可扩展性。与全模型仿真结果进行比较,宏模型仿真结果的相对误差可达到0.036%,加速比可达到100倍以上。

英文摘要:

Using the trajectory piecewise-linear( TPWL) method,a nonlinear thermoelectric macromodeling technique for the thermal microactuator is presented. First,considering the coupling effects between thermal field and electric field as well as the temperature-dependence of material properties,a 3D nonlinear thermoelectric model for the thermal microactuator is established. And the finite element method( FEM) is used to discrete the spatial derivatives in the thermoelectric model. Second,a new linearization point selection method,which is based on a global maximum error controller,is employed to select the linearization points. Finally,the thermoelectric macromodel for the thermal microactuator is obtained by using the TPWL method. The accuracy,efficiency and expandability of the macromodel are investigated by using the example of a thermomechanical in-plane microactuator. Compared with the simulation results of the nonlinear full-meshed model,the relative error of the macromodel can reach to 0. 036%. Moreover,the simulation of the macromodel is at least 100 times faster than the nonlinear full-meshed model.

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期刊信息
  • 《传感技术学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:东南大学 中国微米纳米技术学会
  • 主编:黄庆安
  • 地址:南京市四牌楼2号
  • 邮编:210096
  • 邮箱:dzcg-bjb@163.com
  • 电话:025-83794925
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-1699
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1322/TN
  • 邮发代号:28-366
  • 获奖情况:
  • 2011-2012年获中国科技论文在线优秀期刊一等奖,2012年获第四届中国高校优秀科技期刊奖,2011年获中国精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:18030