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《浙江大学》 2005年
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基于GMM转换器喷嘴挡板伺服阀的研究

王传礼  
【摘要】:国民经济各部门和高科技各领域的发展,都不可避免地受到材料发展的制约或推动,作为主要传动与控制方式之一的流体传动与控制技术,当然也不例外。超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简写为GMM)是近年才出现的一种新型功能材料,具有应变大、响应速度快、能量传输密度高、输出力大等优异性能。利用GMM设计新型的电—机转换器,取代传统型电—机转换器,如力矩马达或力马达等,可提高整个电液伺服阀的响应速度和控制精度。 论文以GMM为基础,以GMM转换器及其喷嘴挡板伺服阀为研究对象,采用理论分析、计算机仿真、静态磁场有限元计算、动态磁场磁路计算和实验研究相结合的方法,对其进行系统、深入的分析和研究。提出了基于GMM转换器的喷嘴挡板伺服阀的实现方案和具体结构,研制了GMM转换器及其喷嘴挡板伺服阀,确定了各参数间的匹配关系,建立了GMM转换器喷嘴挡板伺服阀设计、评价准则;通过动态磁场磁路计算、磁场有限元仿真及实验验证,得出了GMM转换器磁场分布和磁感应强度的变化规律。研究结果表明,由GMM转换器的输出杆,直接驱动挡板的结构形式,不仅切实可行,而且具有简单、可靠和便于控制的特点;采用温度补偿机构、预压力施加机构、可调动态偏置磁场和添加导磁环等措施,提高了压力控制性能;同时表明基于GMM转换器喷嘴挡板伺服阀,具有较宽的控制压力特性,可达0.52MPa;良好的线性度,约为2.5%;较快的响应速度,阶跃响应上升时间为1ms、幅频宽达680Hz。提出了伺服阀用GMM电—机械转换器自适应热补偿机构,并进行了理论分析和实验验证,结果表明提出的补偿机构能有效地补偿GMM棒的热变形,提高了GMM转换器喷嘴挡板伺服阀控制压力的输出精度。提出了测量动态磁场的简便实用方法,实现了测试装置在对电流—控制压力测量的同时,还能对动态磁场磁通变化率进行检测,解决了动态磁场不便测量的难题,并将测得结果与磁路仿真结果进行了对比分析,验证了磁路动态数学模型的正确性。 有关各章内容分述如下: 第一章介绍了传统型和新型两类电—机转换器的作用、原理及特点,并对其性能进行了比较;概述了GMM的性能优越性和发展历程;着重阐述了GMM电—机转换器在流体元件中的应用,并总结了该类转换器的最新研究成果及应用研究现状;简要概括了本课题的研究意义、研究难点和主要研究内容。 第二章从GMM的唯象理论和工程实际应用的角度出发,较系统地阐述了磁致伸缩现象的产生机理和各种有实用意义的物理效应,并根据磁力学理论,给出磁致伸缩方程式,同时对GMM的伸缩机理、磁—机耦合、压力及温度等特性进行了介绍和分析,为后几章的应用研究奠定了坚实基础。 第三章在介绍了基于GMM转换器,及其喷嘴挡板伺服阀的结构组成、工作原理和性能特点的基础上,较全面系统地研究了GMM转换器,及其喷嘴挡板伺服阀的设计理
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TH134

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 王传礼;丁凡;许贤良;;GMA喷嘴挡板阀参数设计及特性研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李淮江,楮家如,李淮海,王光健;MATLAB应用于自动控制系统设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张林国;;磁致伸缩式振动时效装置的研制[J];兰州理工大学学报;2009年06期
2 李跃松;朱玉川;吴洪涛;田一松;牛世勇;;超磁致伸缩执行器驱动的射流伺服阀参数优化[J];航空学报;2011年07期
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10 李小鹏;荣凯;许楠;刘伟;张中远;田库;苗胜;;超磁致伸缩作动器的磁路设计[J];天津职业技术师范大学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 施江天;罗士军;徐杰;付玉林;;特种车辆救援机械手电液伺服控制系统仿真[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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4 王志华;超磁致伸缩式与永磁式振动发电的理论与实验研究[D];河北工业大学;2010年
5 李勇;低功耗比例电—机械转换器关键技术研究[D];浙江大学;2009年
6 许小庆;新型电液伺服比例阀用电—机械转换器的理论分析和试验研究[D];太原理工大学;2010年
7 刘慧芳;超磁致伸缩材料力传感执行器关键技术研究[D];大连理工大学;2012年
8 李胜;2D伺服阀数字控制的关键技术的研究[D];浙江工业大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵江辉;比例阀用比例电磁铁控制系统的研究与设计[D];太原理工大学;2011年
2 江晓阳;基于GMM和柔性铰链的大位移微致动器设计与研究[D];武汉理工大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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10 范进良;唐良雨;沈铁东;朱伟敏;夏铁坚;;一种低频Ⅳ型弯张换能器的设计[A];2009年中国东西部声学学术交流会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵颂;新材料应用国际学术研讨会在贵阳举行[N];中国有色金属报;2006年
2 方方;孩子处于压抑状态的七种表现[N];中国教育资讯报;2002年
3 姜天海 陈捷;有张桌子“会唱歌”[N];新华每日电讯;2009年
4 杨向实;每日欢笑常保健康[N];华夏时报;2001年
5 本报记者 王晓坤;自我“供电”应对“职场停电”[N];保健时报;2004年
6 刘国信;如何克服职业倦怠[N];四川科技报;2003年
7 ;美处方药治儿童心理病后果堪忧[N];中国中医药报;2003年
8 吴国清 惠小勇;稀土——信息时代的“维生素”[N];中国物资报;2000年
9 张化;精神类处方药治疗儿童心理病后果堪忧[N];医药经济报;2003年
10 吴小秀 编译;压力下的呐喊[N];中国教育报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王传礼;基于GMM转换器喷嘴挡板伺服阀的研究[D];浙江大学;2005年
2 孙华刚;超磁致伸缩换能器耦合磁弹性理论及车削加工应用研究[D];东北大学;2008年
3 梁轶瑞;铁磁类材料若干多场耦合行为的实验研究[D];兰州大学;2010年
4 杨兴;磁场与位移感知型超磁致伸缩微位移执行器及其相关技术研究[D];大连理工大学;2002年
5 曹淑瑛;超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型与控制技术[D];河北工业大学;2004年
6 王福吉;正负超磁致伸缩复合薄膜静动态特性及控制关键技术[D];大连理工大学;2005年
7 王志华;超磁致伸缩式与永磁式振动发电的理论与实验研究[D];河北工业大学;2010年
8 张纳;超磁致伸缩/压电层状磁电复合材料的磁电效应研究[D];河北工业大学;2011年
9 李其朋;直动式电液伺服阀关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
10 刘金榕;基于高速电液阀的变气门执行系统关键技术研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶玉昆;超磁致伸缩执行器特性分析及其控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 杨申;超磁致伸缩微位移系统的研究[D];沈阳理工大学;2011年
3 汪晓文;低惯量电—机械转换器的研究[D];浙江工业大学;2012年
4 常红然;超磁致伸缩直线电机的结构设计及特性分析[D];河北工业大学;2012年
5 刘合松;超磁致伸缩换能器正逆效应和自感知基础理论及仿真研究[D];河北工业大学;2011年
6 武丹;超磁致伸缩执行器及其控制技术研究[D];大连理工大学;2000年
7 钟颖;基于模型参考自适应控制的超磁致伸缩执行器控制策略与装置[D];河南理工大学;2010年
8 傅龙珠;稀土超磁致伸缩致动器的设计及实验研究[D];浙江大学;2003年
9 张瑞侠;磁控微型机器人驱动控制特性的研究[D];大连理工大学;2005年
10 张凯军;超磁致伸缩电—机械转换器研究及应用[D];浙江大学;2003年
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