收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究

唐志峰  
【摘要】:超磁致伸缩材料(简称GMM)是一种具有双向可逆换能效应的新型功能材料,利用其正效应可制作执行器(GMA),利用其逆效应可制作传感器。GMA相比压电类执行器具有承载大、快速响应、可靠性高、低压驱动等特点,在精密定位、主动降噪减振、流体控制(泵、阀)等领域具有广阔的应用前景。本文以直动型GMA为对象,对GMA的设计、性能优化和非线性迟滞控制进行了研究,成功研制了超磁致伸缩精密微位移执行器原型及GMA的综合实验平台,其成果对GMM执行器的设计和应用具有普遍的指导意义;另外,本文研究了偏置条件对GMA的磁致伸缩逆效应性能的影响,这对自感知GMA的设计有重要的参考价值,同时对自感知GMA的实现方法进行了一些探索性的研究。 第一章介绍了现代执行器的发展背景,综合论述了国内外超磁致伸缩材料的应用和自感知执行器的研究现状,指出了目前GMA研究存在的一些问题,提出了本论文的选题意义,说明了论文的主要研究内容。 第二章阐述了超磁致伸缩材料的基本特性,应用磁畴理论对磁致伸缩现象进行了解释,给出了小信号激励环境下GMM的线性压磁方程,分析了GMM的几个关键参数的含义及其相互的联系。 第三章系统地阐明了直动型GMA的设计原理和方法,包括GMA的总体结构设计、GMM棒的几何参数设计及其横截面上的磁场分布研究、线圈的几何参数设计及优化、磁路设计、预压力装置等,设计了一种线圈内腔水冷式的GMA及其温控系统。 第四章建立了基于虚拟仪器的GMA综合实验平台。通过对GMA的静态特性实验研究,给出了预压应力、偏置磁场、负载等因素对GMA性能的影响规律;建立了集中参数的GMA动力学模型,通过频响测量,得到了GMA的传递函数;实验测量了GMA的电阻抗随频率变化的特性,得到了GMA的磁机转换系数。本章不仅验证了研制的GMA原型的部分设计指标,对GMA的性能优化和正确使用有重要的参考价值。 第五章首先阐明了经典Preisach模型的概念,建立了GMA的两种Preisach数值模型(密度函数法和F函数法),研究表明F函数法的迟滞预测精度高于密度函数法,提出了一种Preisach模型的实时数字补偿算法,建立了基于Preisach前馈补偿模型的PID控制算法,实验验证了该方法相对于开环控制和普通PID可显著提高GMA的响应速度、位置跟踪和轨迹跟踪能力,使GMA原型达到了微位移控制的设计指标。 第六章首先设计了一种实验方法验证了GMA中磁致伸缩逆效应及GMA作力传感器的可行性,揭示了偏置条件(预压应力和偏置磁场)对GMA的正效应


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭东明,杨兴,贾振元,武丹;超磁致伸缩执行器在机电工程中的应用研究现状[J];中国机械工程;2001年06期
2 杨兴,贾振元,文东辉,郭东明;超磁致伸缩微位移驱动系统的研究[J];制造技术与机床;2001年09期
3 倪林,辛洪兵;超磁致伸缩谐波电动机的原理与特性[J];微特电机;2004年08期
4 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
5 叶娅,黄红;超磁致伸缩换能器的研制[J];自动化与仪器仪表;1999年03期
6 贾宇辉,谭久彬;超磁致伸缩微驱动器在纳米测量中应用的研究[J];压电与声光;2000年02期
7 杨兴,贾振元,郭东明,郭沛飞;超磁致伸缩执行器驱动磁场理论分析与实验研究[J];大连理工大学学报;2001年05期
8 张凯军,王传礼,丁凡;超磁致伸缩电—机械转换器研制及其电磁场的有限差分法研究[J];机械设计与制造;2002年06期
9 王传礼,丁凡,张凯军;基于超磁致伸缩转换器的流体控制阀及其技术[J];农业机械学报;2003年05期
10 夏春林,丁凡,路甬祥;超磁致伸缩电—机械转换器模型分析[J];中国机械工程;2000年11期
11 翁玲,曹淑瑛,王博文,樊长在;超磁致伸缩致动器控制系统的建模与仿真[J];河北工业大学学报;2002年05期
12 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
13 黄文美,王博文,曹淑瑛,闫荣格,王绍亮;超磁致伸缩超声换能器的结构与谐振频率分析[J];微特电机;2004年09期
14 贾振元,杨兴,郭东明,郭丽莎;超磁致伸缩微位移执行器控制方法的研究[J];仪器仪表学报;2002年03期
15 邵红艳,李国平,郑名国;超磁致伸缩驱动器磁场输出位移的有限元分析[J];机床与液压;2005年04期
16 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
17 贾振元,杨兴,王福吉,郭东明,郭丽莎;具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器的研究[J];应用科学学报;2002年04期
18 杨兴,贾振元,郭东明,王晓明;基于圆形膜片柔性结构的超磁致伸缩执行器的研究[J];中国机械工程;2002年06期
19 王传礼,丁凡,方平;基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性[J];机械工程学报;2005年05期
20 李梅,吕银芳,陈平,李湄静,荆小平,张会峰;超磁致伸缩材料及其应用[J];现代电子技术;2005年18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 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
6 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
7 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
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 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
2 杨申;超磁致伸缩微位移系统的研究[D];沈阳理工大学;2011年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 张凯军;超磁致伸缩电—机械转换器研究及应用[D];浙江大学;2003年
10 杨东利;超磁致伸缩执行器及其在主动振动控制中的应用研究[D];浙江大学;2002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
 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