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稀土超磁致伸缩微位移驱动系统研究

浦军  
【摘要】:本论文以研究稀土超磁致伸缩微位移驱动系统为主要目的,结合国家自然科学基金资助项目“精密装置仿生隔振系统理论及基础技术研究”(No.50075078),采用理论研究与实验相结合的方法,探索稀土超磁致伸缩微位移驱动器的特性和设计技术。论文共分为六章,主要内容如下。 第一章介绍论文的研究背景和意义;综述了微位移驱动器的结构原理及研究现状,并重点介绍了稀土超磁致伸缩微位移驱动器的应用现状;在此基础上提出了论文的研究内容及项目来源。 第二章介绍稀土超磁致伸缩材料的特性和工作机理;分析了稀土超磁致伸缩微位移驱动器的驱动原理,并设计了微位移驱动器;由于驱动器线圈工作时电阻发生变化,作者设计了稀土超磁致伸缩微位移驱动器的稳流电源,并进行仿真和实验研究;最后对驱动器工作频率范围进行理论分析和计算。 第三章分析了稀土超磁致伸缩棒的磁场位移特性,得到驱动器工作磁场的分布特征;使用ANSYS有限元软件分析并给出了超磁致伸缩棒上磁场强度的分布情况和驱动器在线性区工作的电流要求。分析表明:超磁致伸缩棒区域的磁场强度比较均匀,并能使GMM棒工作在线性区中。 第四章建立稀土超磁致伸缩微位移驱动器的控制系统模型;分析和比较了两种系统控制途径,并基于电流控制方法阐述PID算法的设计思想;建立了系统的控制模型,并进行控制系统的软硬件设计,基于Visual C++开发软件设计了稀土超磁致伸缩精密定位系统控制软件。 第五章对稀土超磁致伸缩微位移驱动器在不同预压力下的磁场位移特性、驱动器的静态位移和力特性、动态位移和力特性进行实验研究与分析;并进行了稀土超磁致伸缩微位移驱动器精密位移输出的控制实验;分析了驱动器在超精密隔振平台振动控制中的应用。 第六章对论文的研究成果做出总结,并对以后有待进一步研究的工作进行展望。


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