超磁致伸縮致動器的輸出特性模型與虛擬測試技術(shù)研究.pdf

1、超磁致伸縮致動器具有大位移、強力、響應(yīng)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(dá)、振動控制以及流體機械等工程領(lǐng)域均顯示輸出良好的應(yīng)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(shè)計一直基于經(jīng)典的工程方法：需要樣機和測試，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用。此外，實驗條件的落后已成為影響超磁致伸縮致動器應(yīng)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(shù)工作，具有很好的應(yīng)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(yīng)用，集中對致動器的模型以及虛擬儀器技術(shù)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(yīng)變模型，建立了致動器的非線性靜態(tài)模型。應(yīng)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(yīng)用該

3、模型，對致動器的輸出階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)進行了研究。 應(yīng)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(yīng)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(yīng)變的變化。 研制了致動器輸出特性虛擬測試系統(tǒng)。設(shè)計并制作了即插即用快速PCI 數(shù)據(jù)采集卡； 應(yīng)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(shè)計以及數(shù)