收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超磁致伸缩驱动器的优化设计研究

谭先涛  
【摘要】: 随着天文观测技术和空间探测技术的飞速发展,对大型光学天文望远镜的精度提出了越来越苛刻的要求。为此,拼接镜面主动光学技术逐渐广泛应用于大型天文望远镜系统中,而该技术的核心部件是拼接子镜的微位移驱动器。微位移驱动器性能的好坏,将直接关系到天文望远镜系统的精度。现有的微位移驱动器,不能同时满足位移量大、控制精度高、负载能力强三项驱动需求。 针对这一挑战,在已有的对于微位移驱动器以及超磁致伸缩驱动器的研究基础上,本论文研究面向大型天文望远镜应用需求,在设计一种驱动位移大、控制精度高、负载能力强的超磁致伸缩微位移驱动器(简称GMA)方面进行了探索。本论文针对未来实现GMA辅助优化设计系统的目标,主要在磁致伸缩非线性磁滞特性有限元建模和驱动仿真方面进行了研究探索,并进行了驱动器优化设计尝试。这些工作为未来实现GMA高效设计奠定了良好的理论和设计实践基础。本文的主要内容包括: 第一章:首先介绍了大型天文望远镜系统的组成以及天文望远镜驱动器的发展现状,接着根据研究需要介绍了材料的发展历程及GMA的研究现状,最后在总结GMA在我国的发展应用现状以及材料磁滞非线性模型发展现状的基础上,说明了论文的研究意义及主要研究内容。 第二章:总结了材料磁致伸缩的基本原理,材料的一些基本特性,并给出了表征材料特性的最重要的几个参数。随后,搭建材料特性测试实验平台,对材料重要性能参数进行了详细测定,为后续GMA的优化设计提供了数据支持。 第三章:首先,讨论了驱动器内部励磁线圈和偏置磁场的磁路模型,随后基于毕奥—萨伐尔定律和铁磁学基本理论,对励磁线圈和偏置圆筒永磁铁的轴线磁场建立了数学模型。随后采用MATLAB编程计算了励磁线圈和偏置永磁套筒轴线上的磁场分布。针对数学模型不能充分反映驱动器材料和结构尺寸的选择对驱动器电磁性能的影响,采用电磁场有限元分析方法,在ANSYS软件中对驱动器进行了电磁场仿真计算,充分讨论了材料和结构对驱动器磁场性能的影响,为第五章的驱动器详细设计提供了依据。 第四章:针对GMA的磁滞非线性特性进行建模,推导了电磁、机械两个物理场的弱解形式的方程,根据第二章给出的线性本构关系推导了适用于有限元求解的形式,同时采用Jiles-Atherton模型描述材料的磁滞回特性。随后,采用COMSOL Multiphysics软件对前面建立的数学模型进行了建模实现,通过与实验结果对比,验证了该模型的正确性,并讨论了模型的不足与改进。 第五章:根据前面三章给出的驱动器设计的优化准则,给出了带永磁偏置和无永磁偏置的两种GMA的具体结构参数,进行了驱动器的详细设计和制造。随后对驱动器进行了静、动态特性测试,证实设计的驱动器基本能够满足设计指标。本论文研究最终实现了多级驱动器和放大机构组装样机,完成了整机驱动位移和驱动精度性能测试。 第六章:对论文工作进行总结,指出论文的创新点,并展望进一步的研究工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前12条
1 魏玉鹏;王姝;张旭东;李建功;;超磁致伸缩薄膜研究进展[J];材料导报;2008年06期
2 袁惠群,李成英,周卓;稀土超磁致伸缩材料应力与电磁耦合特性的实验研究[J];力学与实践;2000年01期
3 黄迷梅,张子义;稀土超磁致伸缩致动器的电-机转换关系[J];稀土;2000年04期
4 王福吉;周白杨;刘巍;全芳瑶;;超磁致伸缩薄膜耦合特性驱动磁场的设计方法[J];压电与声光;2009年01期
5 刘巍;刘双军;王福吉;贾振元;;超磁致伸缩薄膜悬臂梁的非线性振动特性试验研究[J];新技术新工艺;2010年10期
6 李立毅;严柏平;张成明;;驱动频率对超磁致伸缩致动器的损耗和温升特性的影响[J];中国电机工程学报;2011年18期
7 谭先涛;杨斌堂;孟光;徐彭有;杨德华;;超磁致伸缩驱动器二维轴对称非线性驱动位移模型及有限元分析[J];天文研究与技术;2010年04期
8 ;超磁致伸缩致动器[J];金属功能材料;1994年02期
9 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
10 徐彭有;杨斌堂;孟光;谭先涛;杨德华;;天文望远镜子镜超磁致伸缩驱动器驱动模型及参数识别[J];天文研究与技术;2010年02期
11 袁惠群;孙华刚;;超磁致伸缩车削加工刀架特性实验分析[J];实验力学;2007年02期
12 周强;金才积;罗良进;杨建成;张永炬;;超磁致伸缩平面扬声器阻抗特性研究[J];实验技术与管理;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭太江;伍晓宇;王红志;李积彬;梁雄;;超磁致伸缩驱动器研究与发展[A];2009年广东先进制造技术(佛山)活动周文集[C];2009年
2 刘吉延;马世宁;;超磁致伸缩薄膜低场性能及应用研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
3 刘吉延;马世宁;;超磁致伸缩薄膜低场性能及应用研究[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
4 彭太江;伍晓宇;王红志;李积彬;梁雄;;超磁致伸缩驱动器研究与发展[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
5 王福吉;贾振元;赵建国;刘巍;;悬臂梁式超磁致伸缩薄膜驱动器动力学模型[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
6 吴学忠;谢立强;李圣怡;;超磁致伸缩薄膜性能测试与评价[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集(微纳制造技术应用专题)[C];2003年
7 陈海燕;杨庆新;刘素贞;杨文荣;刘福贵;;超磁致伸缩薄膜执行器的模型建立[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
8 季诚昌;马伟增;李建国;周尧和;;稀土超磁致伸缩棒材制备工艺[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
9 张超;高旭;裴永茂;;超磁致伸缩薄膜材料的应变效应[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
10 张凯军;;超磁致伸缩薄膜转换器及其在微流体控制元件中的应用[A];2006年全国电子机械和微波结构工艺学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘巍;超磁致伸缩薄膜的磁机耦合特性及其在泳动机器人中的应用[D];大连理工大学;2007年
2 赵亚鹏;超磁致伸缩泵设计理论与实验研究[D];武汉理工大学;2013年
3 王晓煜;超磁致伸缩微位移执行器的系统建模与控制方法研究[D];大连理工大学;2007年
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 张成明;超磁致伸缩致动器的电—磁—热基础理论研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 唐志峰;超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D];浙江大学;2005年
7 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
8 那日苏;超磁致伸缩微机械悬臂梁系统的理论研究[D];内蒙古大学;2008年
9 田春;超磁致伸缩执行器的本征非线性研究及其补偿控制[D];上海交通大学;2007年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄赟;超磁致伸缩驱动器器件研制关键问题研究[D];西北工业大学;2005年
2 刘彦伟;基于超磁致伸缩驱动的胶液喷射分配器研究[D];中南大学;2008年
3 李应雄;超磁致伸缩爬行电机的设计与仿真[D];河北工业大学;2004年
4 桂礼飞;超磁致伸缩精密位移驱动器的热分析与控制[D];浙江大学;2008年
5 周敏;基于自由能模型的GMA磁机耦合特性研究[D];武汉理工大学;2012年
6 张士军;超磁致伸缩驱动喷射点胶阀的温度场分析与调控[D];中南大学;2012年
7 赵寅;超磁致伸缩驱动器建模及驱动控制研究[D];上海交通大学;2013年
8 谭先涛;超磁致伸缩驱动器的优化设计研究[D];上海交通大学;2010年
9 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
10 吕辉龙;超磁致伸缩驱动的谐波传动驱动装置设计研究[D];大连理工大学;2013年
中国知网广告投放
 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