收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超磁致伸缩智能构件热变形控制技术及装置开发

何帆  
【摘要】:超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material, GMM)是一种在磁场作用下产生磁致伸缩变形的智能材料,利用其特性可制成位移输出精度达亚微米级的超磁致伸缩智能构件,可广泛应用于超精密机床、精密仪器等微驱动领域。 然而,GMM智能构件工作时,存在着线圈焦耳热损耗等生热,其所产生的热量将导致智能构件工作温度的明显升高,由此产生热变形并引起GMM磁致伸缩特性的非线性,从而严重影响智能构件的输出性能。因此,须采取适当的热控制和补偿方法以消除或抑制由于温升所导致的对智能构件工作性能的影响,从而保证智能构件的工作精度。由于智能构件本体对象的时间常数和容量滞后较大,难以实现闭环温度控制,因此前人的研究工作中,设计的温控系统均为半闭环系统,智能构件本体温控精度较低。 针对上述问题,本文对超磁致伸缩智能构件的热设计和温度控制进行了深入的研究。本文首先通过文献调研,概述了超磁致伸缩材料的特性及应用,对超磁致伸缩智能构件热控制技术、线圈热优化设计、模型辨识及控制策略的研究现状进行了分析。在此基础上,提出了基于交直流分离驱动线圈的智能构件,以及采用串级控制策略的全闭环强制水冷温控系统。 在综合考虑电磁场和热场参数的基础上,设计了基于交直流分离驱动的线圈结构,并进行仿真以验证方案的有效性。在选定了智能构件的驱动方案后,对智能构件设计了合理的强制水冷温控方案,并完成智能构件本体的结构设计。随后,在建立智能构件流固耦合传热有限元模型的基础上,对其进行数值模拟,计算了不同工况下的温度场分布,分析了其温控效果。在此基础上,采用半经验建模和经验建模的方法,构建温控系统的动力学模型。在分析系统的特点之后,采用串级控制算法实现对模型的全闭环温度控制。采用遗传算法对其控制参数进行优化,实现智能构件的最优化控制。最后通过综合试验,充分验证了智能构件及其温控系统的温控有效性、精确性以及可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;超磁致伸缩材料[J];金属功能材料;1997年04期
2 金延;超磁致伸缩材料[J];金属功能材料;2002年02期
3 启明;超磁致伸缩膜在力传感器上的应用[J];金属功能材料;2002年05期
4 ;超磁致伸缩致动器[J];金属功能材料;1994年02期
5 ;我国研制成功直径最大的稀土超磁致伸缩材料[J];发明与创新;2003年05期
6 ;TDK将投产环绕立体声系统 采用基于超磁致伸缩元件的扬声器[J];稀土信息;2006年11期
7 张天飞;汪鸿振;孙曜;;超磁致伸缩作动器用于振动主动控制中的仿真研究[J];振动与冲击;2006年01期
8 王龙妹;21世纪战略性功能材料——超磁致伸缩合金[J];新材料产业;2002年01期
9 柯闻;一步法制成最大直径稀土超磁致伸缩材料[J];稀土信息;2003年01期
10 周玉林;用粉末冶金法制造超磁致伸缩合金[J];稀土信息;1999年01期
11 谢海涛,斯永敏,杨德明,刘希从;超磁致伸缩薄膜材料及其应用[J];中国有色金属学报;2000年S1期
12 启明;超磁致伸缩材料开发和应用动向[J];金属功能材料;2002年02期
13 ;环球信息[J];金属功能材料;2007年02期
14 王昌,李强,李银祥,张一玲,胡明哲;超磁致伸缩单晶微位移致动器特性研究[J];材料开发与应用;2002年03期
15 林梅;周白杨;张涛;孙新岭;龙军;;稀土超磁致伸缩功能薄膜材料的特性及应用研究进展[J];新技术新工艺;2006年09期
16 曾科军;非晶态Tb-Fe硅基薄膜超磁致伸缩特性研究[J];化学工程师;2005年10期
17 金捷;;超磁致伸缩换能器的实验研究[J];包钢科技;2008年S1期
18 王学正;;稀土应用开发[J];江西有色金属;1992年04期
19 邬义杰;超磁致伸缩材料发展及其应用现状研究[J];机电工程;2004年04期
20 卢志红,周白杨,邓光华,李碚;工艺参数对Sm-Fe超磁致伸缩薄膜沉积速率的影响[J];稀土;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 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
3 柳美荣;徐惠彬;蒋成保;宫声凯;;悬浮区熔法制备TbDyFe超磁致伸缩合金[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
4 李家宝;张刚;裴永茂;;智能桁架结构的强度分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 方岱宁;裴永茂;高旭;;铁磁智能材料的多场耦合实验和理论[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 刘玉敏;俞重远;张晓光;杨伯君;;一种新型的可调谐偏振态色散延迟线的研究[A];第三届中国光通信技术与市场研讨会论文集[C];2003年
7 田春;汪鸿振;;超磁致伸缩换能器磁滞模型研究[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
8 袁惠群;孙华刚;周卓;;超磁致伸缩材料制备技术的研究进展[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
9 陈海燕;杨庆新;刘素贞;杨文荣;颜威利;;超磁致伸缩薄膜材料磁-机械强耦合特性的数值模拟[A];第四届全国磁性薄膜与纳米磁学会议论文集[C];2004年
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
1 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
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
8 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
9 曾庚鑫;超磁致伸缩功率超声换能器理论分析与实验研究[D];华南理工大学;2013年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建国;超磁致伸缩执行器控制系统的研究[D];河南理工大学;2011年
2 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
3 杨申;超磁致伸缩微位移系统的研究[D];沈阳理工大学;2011年
4 程清风;射流伺服阀用超磁致伸缩执行器的应用研究[D];南京航空航天大学;2012年
5 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
6 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
7 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
8 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
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 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
中国重要报纸全文数据库 前5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 姜天海 陈捷;有张桌子“会唱歌”[N];新华每日电讯;2009年
3 吴国清 惠小勇;稀土——信息时代的“维生素”[N];中国物资报;2000年
4 湖北 叶启明;Solidl Drive换能器[N];电子报;2007年
5 记者 刘廉君 通讯员 林艳书;河北工大塑造跨世纪人才[N];科技日报;2000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