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基于超磁致伸缩材料微驱动控制系统的研究

马志新  
【摘要】: 超磁致伸缩材料是一种新型高效的磁(电)-机械能转换材料,具有磁致伸缩系数大、能量密度高、机电耦合系数大、响应速度快、输出力大等优点。基于超磁致伸缩材料的微位移驱动器的研究已成为国内外的研究热点之一。本文根据超磁致伸缩材料的基本特性,对超磁致伸缩驱动器及其控制技术进行了较深入的研究和探索,为超磁致伸缩材料的应用研究打下了良好的基础。 本文在对超磁致伸缩材料机理及其基本特性研究分析的基础上,研制了超磁致伸缩微位移驱动器系统,并对其进行了相关实验研究。 利用连续调整型恒流源的原理,研制了高精度、智能化驱动器恒流电源,从而实现变阻恒流的目的,通过激励线圈驱动微位移驱动器工作。 以TMS320F2812 DSP和PC微机为平台,进行微位移驱动器控制系统总体结构设计,进行控制系统相关硬件选配和设计,进行控制系统软件的开发,其中包括上位PC机控制界面模块、DSP与PC的通信接口软件模块、以及系统的控制软件模块等,最终完成满足超磁致伸缩微位移驱动器驱动控制要求的控制系统,实现对微位移驱动器自动控制的目的。 用分析法和实验法分别建立了所研制驱动器的控制模型,在此基础上,进行了驱动器控制系统控制调节技术的研究,用PID调节技术成功实现对超磁致伸缩微位移驱动器的控制,并进行模糊自适应PID控制调节技术的研究,应用MATLAB软件工具对模糊自适应调节技术进行了仿真实验,也取得了较好的效果。 对所研制的驱动器控制系统进行实际控制测试实验,获取了控制系统的动静态特性,定量分析了系统的控制误差,分析了系统存在的干扰源及可行的抗干扰措施。


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