超磁致伸縮致動器的輸出特性模型與虛擬測試技術研究.pdf

1、超磁致伸縮致動器具有大位移、強力、響應快、可靠性高、漂移量小、驅(qū)動電壓低等優(yōu)點，因而在超精密加工、微馬達、振動控制以及流體機械等工程領域均顯示輸出良好的應用前景，是一種很有潛力的新型智能驅(qū)動元件。由于缺少合適的建模工具，致動器的設計一直基于經(jīng)典的工程方法：需要樣機和測試，嚴重影響了其應用。此外，實驗條件的落后已成為影響超磁致伸縮致動器應用研究的重要因素之一。對于超磁致伸縮致動器的實驗研究方面，國內(nèi)外大都采用傳統(tǒng)的實驗思路，使用多種專用的

2、測試儀器，不僅成本高，而且功能不易擴展。因此開展致動器的模型及測試技術工作，具有很好的應用價值。 本論文首先介紹了致動器的分類，以及超磁致伸縮材料的特點和超磁致伸縮致動器的應用，集中對致動器的模型以及虛擬儀器技術做了分析。 隨后，基于Jiles-Atherton 磁化強度模型、二次疇轉(zhuǎn)模型、非線性壓磁方程和致動器的應變模型，建立了致動器的非線性靜態(tài)模型。應用集總參數(shù)法，基于第三類壓磁方程建立了致動器的線性動態(tài)模型，應用該

3、模型，對致動器的輸出階躍響應和頻率響應進行了研究。 應用實驗室的傳統(tǒng)儀器對致動器的靜態(tài)和動態(tài)輸出特性進行了研究。采用了應變法、微位移傳感器法和千分表法測試了致動器的輸出位移特性；研究了不同頻率的驅(qū)動電流對致動器的輸出應變的變化。 研制了致動器輸出特性虛擬測試系統(tǒng)。設計并制作了即插即用快速PCI 數(shù)據(jù)采集卡； 應用VC++與MATLAB 混合編程的方法開發(fā)了測試系統(tǒng)的軟件，把MATLAB 在數(shù)值計算、算法設計以及數(shù)