超磁致伸缩材料微位移执行器的设计理论及方法

超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，其微位移执行器的设计理论和方法具有特殊性。分析了超磁致伸缩材料的工作特性，给出了超磁致伸缩微位移执行器的原型。在此基础上，建立了执行器的微位移传递机构、磁路、驱动线圈及其冷却等几个关键部分的数学模型，并提出其设计理论和方法。同时，采用上述理论和方法研制了超磁致伸缩微位移执行器样机，通过试验验证了其正确性和实用性。

超磁致伸缩微位移执行器控制方法的研究

超磁致伸缩材料是近年来发展起来的一种新型功能材料。在分析了超磁致伸缩材料的驱动原理 ,并给出了它的两种驱动结构形式的基础上 ,对采用电流和磁感应强度做为控制量的两种控制方法进行了对比分析和实验研究 ,得出了基于磁感应强度的控制方法可提高超磁致伸缩微位移执行器的线性度和控制精度、减小迟滞的结论。

基于压电陶瓷微位移执行器的精密定位技术研究

阐述了压电陶瓷微位移执行器的驱动原理,介绍了执行器的性能与应用情况;利用自行设计的输出特性测试系统,对WTYD0808042压电陶瓷微位移执行器进行了相关实验研究,分析了执行器的非线性和迟滞特性;采用Duhem算子建立了压电执行器的迟滞模型,利用建立的Duhem模型作为PID反馈控制的前馈环节进行闭环精密定位控制的研究。实验结果表明:该模型能够有效降低非线性和迟滞特性对压电执行器位移输出精度的影响,提高执行器的动态响应特性。

超磁致伸缩微位移执行器的矢量阻抗分析模型

基于线性压磁方程、机电换能方程和阻抗分析理论,建立了超磁致伸缩执行器的矢量阻抗分析模型。模型中将执行器系统的矢量阻抗分为机械导纳和电气阻抗两部分讨论,在机械导纳中引入负载影响,将压磁系数定义为复常数,模拟磁滞效应;在电气阻抗中,通过在求解的超磁致伸缩材料内部磁场引入涡流影响项来模拟系统的非线性特性;两部分之和得出超磁致伸缩微位移执行器系统的矢量阻抗。实验结果显示,模型计算的系统矢量阻抗值与测量值间幅值误差约7%,相位误差约7.7%,表明所建立的模型能够近似描述系统在精密加工场合时的阻抗特性,可为超磁致伸缩微位移执行器的设计、控制和性能优化提供指导。

超磁致伸缩微位移执行器的研制及控制技术

研制了一种利用超磁致伸缩材料Terfenol-D棒材制成的超磁致伸缩微位移执行器,在实践中得到了很好的应用。以单片机和上位PC微机为控制核心,设计并构建了计算机闭环控制系统,完成了相应的软硬件设计,为进一步提高超磁致伸缩执行器的精度、改善整个系统的动态特性奠定基础。