Т. 325, № 4 : Техника и технологии в энергетике

Влияние начальных условий на поведение двухэлектродных микроэлектромеханических систем

Проведен анализ особенностей функционирования двухэлектродных микроэлектромеханических систем с учетом электромеханических взаимодействий между элементами системы. В качестве примера рассмотрены микроэлектромеханические системы с плоскопараллельной и гребенчатой конструкциями электродов. Рассмотрено влияние начальных условий. На примере динамических систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями, иллюстрируются три типа решений: состояние равновесия, устойчивое периодическое решение и квазипериодическое решение. Анализ проводился с помощью исследования фазовых траекторий. Показано, что допустимые значения напряжения источника питания, при которых эффект схлопывания еще не проявляется для двухэлектродных микроэлектромеханических систем с плоскопараллельной конструкцией электродов, превышают соответствующие значения для микроэлектромеханических систем с гребенчатой конструкцией электродов. Установлено, что на начальном этапе работы эффект схлопывания в данных микроэлектромеханических систем может наблюдаться и при напряжениях источника питания, существенно меньших значений V0, кр, которые определяются лишь из условия статического равновесия. Получены выражения, позволяющие определить область начальных условий (смещений и скоростей), при которых эффект схлопывания электродов не проявляется. Показано, что при уменьшении напряжения применяемого источника питания область начальных условий, при которых эффект схлопывания не проявляется, расширяется. Такой подход позволяет предсказать потенциально аварийные ситуации, обнаружить неизвестные ранее режимы, предложить эффективные алгоритмы управления. Найдены аналитические выражения, позволяющие определить допустимые значения напряжения источника питания, при которых эффект схлопывания электродов не проявляется при нулевых начальных условиях. Показано, что вес подвижного электрода может существенно влиять на отсутствие и проявление эффекта схлопывания.

Ключевые слова:

электронный ресурс, начальные условия, микромеханические системы, фазовый портрет, критические значения, электромеханические взаимодействия, эффекты схлопывания, фазовые траектории, электростатические силы,

Авторы:

Драгунова Людмила Соломоновна

Драгунов Валерий Павлович

Скачать PDF