本項目將根據微電子和光電子產品制造對硬脆晶體超薄基片加工精度、加工表面質量和加工效率的要求，針對現有基片薄化加工技術所存在的加工效率低、成本高、碎片率高和環境污染等問題，提出微粉金剛石砂輪磨削和耦合能量軟磨料砂輪磨削集成的單工序超精密薄化加工新工藝。重點研究應用耦合能量軟磨料砂輪磨削技術薄化加工硬脆晶體基片過程中的微觀力學行為、物理化學效應和機械摩擦作用，分析基片材料去除和表面形成機理、超薄基片變

能量回饋型超聲波電機是一種集驅動與能量采集功能于一體的新型超聲波電機，可以解決現有驅動器件自供電問題，但有諸多科學問題值得探索。為此開展了以下研究：能量回饋型超聲波電機的工作機理與關鍵結構設計；電機理論模型與設計方法；電機能量采集系統模型與轉換拓撲電路；電機驅動與控制特性；電機制備科學與綜合試驗。 1、 提出了一種改進的壓電陶瓷極化分區形式，設計了一體式和分體式兩種能量回饋型超聲波電機結構，建立了兩種電機定子結構的有限元模型，優化設計并分析了定子參數和采集區負載電阻對其頻率特性、振動特性以及電特性的影響。 2、 考慮定子結構剛度不對稱性，提出了電機定子等效雙模機械振動模型；建立了電機定轉子接觸面力傳遞模型及其修正；利用修正后的Hamilton原理及粘彈性接觸理論建立了電機動力學模型；基于正壓電效應和彎曲振動理論，首次建立了電機能量采集數學模型；分析了驅動電壓、驅動頻率、預壓力、負載力矩以及采集區負載電阻等對電機振動特性、機械特性和電輸出特性的影響，形成了電機結構與能量優化設計理論。 3、 提出了電機能量采集系統的新型機電耦合等效電路模型，首次給出了能量采集系統的能量流圖，分析了不同接口拓撲電路下的系統能量組成，建立了系統電荷-電壓軌跡圖。形成了標準整流濾波(SIC)、同步開關電感(SSHI)和能量自給同步開關電感(SP-SSSHI)能量采集轉換拓撲電路技術；揭示了拓撲電路與采集系統之間多時間尺度非線性耦合動力學行為以及作用機制。 4、 提出了一種基于模糊PID的在線識別電機控制策略，具有誤差小、計算量小和易于實現等特點，速度誤差在3%以內。形成了基于555振蕩技術、DSP2407 和DSP2808處理器的三種驅動控制電源技術。研制了兩種能量回饋型超聲波電機樣機合計6套，搭建了電機性能測試平臺，開展了電機綜合性能實驗研究，結果表明電機性能達到了設計指標要求。 5、 開展了壓電能量采集器的關鍵理論與技術研究，形成了振動能量采集器的優化設計方法。此外，開展了兩種新型超聲波電機研究。 2100433B

超聲波電機的優良特性使其在微型機器人的驅動控制中得到廣泛的應用。由于受其摩擦驅動機理的限制，超聲波電機的能量轉換效率低，這嚴重限制了它在許多有限能量場合中的應用，如密封惡劣環境中工作的微型機器人。因此，研究振動能量采集與回饋的方法將超聲波電機的振動能量回收轉換成電能，并定期向密封惡劣環境中工作的微型機器人提供電能。本項目將探索研究能量回饋型超聲波電機的構造理論與關鍵技術，并研制出至少一種能量回饋型超聲波電機樣機。研究內容包括：（1）能量回饋型超聲波電機的工作機理與關鍵結構設計；（2）能量回饋型超聲波電機的理論模型、設計方法；（3）超聲波電機能量轉換系統與儲能系統耦合動力學行為；（4）能量回饋型超聲波電機的驅動與控制特性；（5）能量回饋型超聲波電機的制備科學與綜合試驗。本項目目標是研制集驅動與發電一體化的高效節能型超聲波電機，為微型機器人在密封惡劣環境中的持續穩定工作

熱電耦合（1）中長期機理

熱電聯產系統的中長期熱電耦合機理主要是指用戶所關注的熱電聯產系統中長期運行時的經濟性、環保性與節能性等等問題。如何保證在達到規定的負荷需求下，可以減少投資成本和運行、維護費用，減輕對環境的污染，減少一次能源的使用是中長期互補特性研究的重要問題 。

熱電耦合（2）短期機理

熱電聯產系統的短期耦合機理，主要是指該系統的調峰特性。即在電網用電高峰期，盡量減少采用電能進行制熱；而在電網谷期，可以使用電能進行制熱滿足當前的熱負荷需求，除此之外，由于谷期電價較低，可以充分使用這期間的電能進行制熱，然后進行蓄能，以備電網高峰期使用。