收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

磁致伸缩镜面偏转双级精密驱动系统机构设计与特性研究

刘成龙  
【摘要】:随着科学技术的发展及新材料、新能源等多学科领域的交叉融合,特别是MEMS及超精密的不断发展,对应用在天文望远镜、激光打标、激光雕刻、光学扫描镜、自由空间光通信等设备的镜面偏转机构提出了更高的要求(高精度与大行程),而传统的镜面扫描系统存在着体积大、偏转位移小、成本高、驱动电压高且多为散装,大大限制了其应用。如何实现大行程与高精度的并存成为世界各地学者研究的重点,利用超磁致伸缩材料响应速度快、高精度特性结合直线电机的大行程、高速度优点,可实现高精度与大行程的并存。本文充分利用超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)的工作频带宽、能量密度大等特性,深入研究GMM正逆效应发生机理,设计了一种微位移执行器——超磁致伸缩执行器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA),并基于铁磁材料畴壁理论的Jiles-Atherton模型为基础,深入分析所建立的磁化强度模型中物理机理变化过程,建立了在磁场作用下GMA系统的输入电流与输出位移(磁化强度与磁场强度之间的磁滞)关系模型;并以柔性铰链为单元设计了微位移放大机构,利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合方法对位移放大机构的受力和位移进行了分析,通过分析得到放大机构的放大倍数约为9.53,实验得到的放大倍数约为9.57,有限元仿真与实验值之间的误差约为0.4%,验证了所设计的结构对输入的微位移能进行有效的放大。最后本文分别研制出以永磁直线电机(Permanent Magnet Linear Motor,PMLSM)为第一级执行器的驱动源,以GMA作为第二级执行器的驱动源,基于PMSM与GMA的工作机理和基本特性的理论分析,分别建立其数学模型,分析其运动性能;并搭建了双级驱动的实验系统,对双级定位系统分别在高速、高加速度的条件下,进行了实验研究和性能测试。结果表明,增加了GMA的宏微双级驱动系统大大提高了工作性能,使得系统的重复定位精度从8.339μm降至0.8719μm,验证了所设计的宏微双级定位平台的优越性;搭建的双级系统能够实现大行程、高精度和高加速度的运动,可以满足反射镜偏转系统等领域的大行程、高精度发展需求。本文对宏、微双级驱动定位系统进行了初步研究,为进一步的研究(高精度、大行程的双级系统)奠定了基础,也为快速反射镜系统等相关领域提供可以借鉴的理论和实践经验。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李书江;解莉;;浅析双级行星轮系变速组合[J];石家庄理工职业学院学术研究;2016年Z1期
2 杨晨;谢岳;;一种中频双级电子式电流互感器误差特性的研究[J];中国计量学院学报;2012年01期
3 余浩;崔政;;双级推料离心机在氯酸钠生产中的应用及改进[J];过滤与分离;2011年03期
4 李羊林,吴春笃;双级串联射流泵混合比的研究[J];机电工程技术;2004年02期
5 李羊林,吴春笃;双级串联射流泵混合比的研究[J];泰州职业技术学院学报;2003年05期
6 王君,王光华,金广福,刘景彦,马一峰;单双级旋片真空泵的自动转换装置[J];真空;2002年02期
7 赵修民;;高压双级电压互感器的研究[J];电测与仪表;1993年02期
8 洪致育;田学军;;双级驱动自动扶梯动态分析[J];建筑机械化;1987年10期
9 邱永清;;双级减压阀动态特性的数字仿真[J];重型机械;1987年08期
10 任书娣;张和平;;螺杆式制冷压缩机单级、双级压缩的选择与节能[J];制冷技术;1988年01期
11 王鸿;双级抗性消声器的新公式及其应用[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);1989年01期
12 陈军;李波海;;双级空气源热泵热水器系统性能分析[J];承德石油高等专科学校学报;2014年03期
13 张建一;宋怡梦;;单级压缩或双级压缩制冷的技术经济分析[J];低温与超导;2009年12期
14 林韶宁,王可,姚艳霞,夏葵,侯予,陈纯正;双级压缩正升压流程空气制冷机性能分析[J];流体机械;2004年07期
15 赵俊起,赵毅,王保生,纪蓬勃;组合式双级除尘模拟实验装置的研制及应用[J];实验技术与管理;2003年02期
16 李智慧,滕春贤,李磊,李皓白;二次双级规划的几何特性与最优性条件[J];系统工程理论与实践;1999年01期
17 褚毅;王洪智;李菊香;;单机双级压缩与配组双级压缩制冷方案比较[J];吉林建筑设计;2002年02期
18 王刘波;;双级推料离心机中新型筛网的应用[J];盐业与化工;2015年07期
19 胡明;袁伟东;陈文华;孔菲;钱萍;陈昌足;;双级螺旋式重复折展锁解太阳翼设计与展开特性分析[J];空间科学学报;2013年01期
20 付捷;崔勇;罗钢;王瑛;;双级粉碎在酒厂曲块粉碎中的应用[J];酿酒;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王伟;金苏敏;陈建中;;用于低温环境下的双级压缩风冷热泵热水器[A];第十二届全国冷(热)水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2005年
2 王文君;刘红敏;阚安康;;不同工况条件下氨双级压缩最佳配比的确定[A];上海市制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 王伟;金苏敏;陈建中;武文斌;;双级压缩用于空气源热泵热水器的性能分析[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
4 王衍智;周丹;韩伟;;单机双级变频螺杆机组在速冻装置中的应用分析[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
5 诸琛;;双级离心式高温水源热泵设计应用分析[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 臧小龙;杜垲;;双级压缩制冷中间参数对系统性能的影响[A];第十届全国冷(热)水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2002年
7 田长青;石文星;李先庭;彦启森;;双级压缩变频空气源热泵系统及其性能分析[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年
8 叶尉南;;双级压缩制冷循环中冷带负荷系统的推广应用[A];第四届全国食品冷藏链大会暨2002全国气调冷库技术研讨会论文集[C];2002年
9 张伟强;严红;;双级旋流器流场数值模拟及特性分析[A];第八届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2014年
10 万金庆;王秀芬;;双级压缩制冷循环特性的新分析[A];上海市制冷学会一九九七年学术年会论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋宇宁;液压支架用抗冲击双级保护大流量安全阀研究[D];辽宁工程技术大学;2017年
2 刘江;单相双级光伏并网逆变器拓扑及其控制策略研究[D];华中科技大学;2019年
3 金旭;变容量双级压缩热泵级间匹配耦合特性[D];大连理工大学;2013年
4 王洪利;CO_2跨临界双级循环理论分析与试验研究[D];天津大学;2008年
5 王洋;单、双级耦合热泵系统故障分析与诊断研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 彭烨;双级PDC钻头的理论及试验研究[D];中国石油大学;2008年
7 陈宏;全对称双级解耦微机械振动式陀螺研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 吴世勋;双级离心压气机气动分析与优化设计[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
9 石国梁;Mg-Zn-Mn系变形镁合金强化机理研究[D];重庆大学;2011年
10 郑楠;非共沸工质气相膨胀双级压缩循环及其关键热力过程研究[D];天津大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑山红;双级蠕变时效含钪7050合金的硬化行为、力学性能及耐蚀性研究[D];郑州大学;2019年
2 刘成龙;磁致伸缩镜面偏转双级精密驱动系统机构设计与特性研究[D];沈阳工业大学;2019年
3 玄东坡;双级分流模方管挤压过程分析[D];内蒙古工业大学;2017年
4 李晨凯;电动汽车准双级压缩空调系统热泵性能实验研究[D];合肥工业大学;2018年
5 落文斌;双级式光伏并网发电系统的研究与应用[D];东北石油大学;2018年
6 王顺;油气管道双级自平衡带压封堵系统研究[D];西南石油大学;2016年
7 金灿灿;基于积分共振控制技术的双级驱动HDD磁头定位系统的研究[D];山东建筑大学;2018年
8 于树华;液压支架用双级过载保护安全阀及其试验系统研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
9 汪磊;超低温双级压缩制冷实验台性能的研究[D];上海海洋大学;2018年
10 李潇逸;双级压缩热泵系统级间喷射泄出及除霜特性的研究[D];东北电力大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 杨玲;非钻式双级箍固井有效降低固井成本[N];中国石油报;2000年
2 本报记者  张伟;油价半年“双级跳” 国内车市又遇“坎”[N];河北日报;2006年
3 记者 谷小虎;四台矿推行员工“双级”制[N];大同日报;2006年
4 王海;双级压缩空调能效大耗电少[N];科技日报;2012年
5 薛世山;单双级压缩顺序使用的热泵空调与热泵热水机组[N];中国建设报;2014年
6 薛世山;单双级压缩顺序使用的热泵空调与热泵热水机组[N];中国建设报;2014年
7 郑李欣;“双级变频热泵技术”向供暖污染宣战[N];科技日报;2013年
8 记者 杨连成 冯蕾;零下30度 空调也能正常用[N];光明日报;2012年
9 薛世山;单双级压缩顺序使用的热泵调与热泵热水机组[N];中国建设报;2013年
10 伟巍;利用新技术实现“无污染供暖”[N];中国建设报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978