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超磁致伸缩执行器的本征非线性研究及其补偿控制

田春  
【摘要】: 超磁致伸缩执行器具有反应快、位移大、输出力强、可以大功率、高效率地实现电磁能和机械能或电磁信息与机械位移信息之间相互转换等优点,是微位移驱动器、线性马达和振动主动控制的重要驱动组元。但超磁致伸缩执行器存在着本征非线性和磁滞特性,严重阻碍了超磁致伸缩执行器的应用。本文研究超磁致伸缩执行器非线性及补偿控制方法,为提高执行器的性能和扩大执行器的应用范围提供了理论基础,具有重要的理论价值。 虽然超磁致伸缩执行器的应用价值早已被肯定,但是其本征非线性和磁滞特征严重影响其实际应用,许多学者对超磁致伸缩执行器非线性研究与控制进行了深入的理论和实验研究,但过去所进行的研究主要是针对Preisach磁滞模型和Jiles-Atherton磁滞模型所进行的,自由能磁滞模型作为近年来所提出的一种磁滞模型,具有引入的参数与系统有关、参数数目少以及能模拟次磁滞环等优点。基于此自由能磁滞模型来对超磁致伸缩执行器进行比较全面的研究国内外还未有报道。 本文的研究目标是:在已有的文献基础上,继续在理论上深入研究超磁致伸缩执行器本征非线性和磁滞特性,主要以自由能磁滞模型为基础,包括探讨影响超磁致伸缩执行器自由能磁滞模型计算精度和实现效率的因素、建立能用于非准静态的动态自由能磁滞模型、构建动态自由能磁滞模型的逆补偿模型以及研究对此本征非线性和磁滞特性进行补偿的控制方法。目的是建立研究超磁致伸缩执行器本征非线性理论体系,寻求补偿此本征非线性控制方法。 本文采用理论建模、数字仿真与实验研究相结合的研究路线,以自由能磁滞模型为基础,研究了考虑涡流损失的动态磁滞模型,建立了补偿非线性和磁滞的控制方法,本文的主要内容如下:


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