嵌入式GMA雙路勵(lì)磁裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)性能研究.pdf

1、活塞異型銷孔能有效減少疲勞磨損及機(jī)油粘結(jié)，提升活塞性能和使用壽命，但難以批量加工。因此，本文所在課題組針對(duì)活塞異型銷孔加工的實(shí)際需求，基于超磁致伸縮材料的高頻響和高驅(qū)動(dòng)精度等特點(diǎn)，進(jìn)行嵌入式GMA雙路勵(lì)磁裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)性能研究，該改進(jìn)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)活塞異型銷孔的精密加工。
　　雙路勵(lì)磁線圈和恒流源功放是該裝置進(jìn)行電-磁轉(zhuǎn)換的核心部件，其質(zhì)量決定鏜桿末端徑向位移值與精度，而現(xiàn)有雙路線圈在設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮互感、分布電容以及磁場(chǎng)均勻性的

2、影響，以及現(xiàn)有恒流功放的輸出驅(qū)動(dòng)電流含有高次諧波、大紋波電流以及存在可靠性等問題，因此本文針對(duì)上述問題進(jìn)行以下改進(jìn)設(shè)計(jì)。
　　對(duì)于雙路勵(lì)磁線圈改進(jìn)設(shè)計(jì)方法的建立，首先進(jìn)行基于現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法下線圈建模與求解，分析知現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法并沒有考慮線圈互感、分布電容以及磁場(chǎng)均勻性等耦合因素的影響，因此研究分析線圈繞制工藝對(duì)互感和分布電容值的影響，選擇在同等匝數(shù)下互感以及分布電容較小的線圈繞制工藝，并將互感、分布電容以及磁場(chǎng)均勻性的影響量化，作為約

3、束，構(gòu)建以磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為目標(biāo)的線圈模型，和現(xiàn)有方法下計(jì)算求解結(jié)果進(jìn)行低頻單線包、高頻單線包以及高頻雙線包驅(qū)動(dòng)下基于Maxwell3D軟件的數(shù)值仿真對(duì)比，得改進(jìn)設(shè)計(jì)下線圈在各種工況中最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值和均勻度分別提升了2.6％，7.1％，6.6％和69.2％，41.8％，45.7％。再進(jìn)行兩種設(shè)計(jì)方法下線圈的制作及電磁性能測(cè)試對(duì)比，得改進(jìn)設(shè)計(jì)下線圈在各種工作中最大驅(qū)動(dòng)位移提升了10.0％，11.9％和9.3％及5.6％，并且改進(jìn)設(shè)計(jì)下交

4、流線圈和偏置線圈的電阻，電感及分布電容理論電參數(shù)值與實(shí)際測(cè)試值間的誤差改善了56.5％，95.1％，4.5％和53.1％，58.1％，25.4％，從而驗(yàn)證所提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的有效性。
　　對(duì)于恒流源功放改進(jìn)設(shè)計(jì)的建立，首先分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)下存在電源電壓飽和、驅(qū)動(dòng)電流含有高次諧波、紋波電流大以及MOSFET管溫度較高等問題，因此進(jìn)行功放電路改進(jìn)設(shè)計(jì)的模塊化分析、LCCR濾波模塊、電源克服飽和模塊、MOSFET管散熱模塊以及過溫保護(hù)模塊的設(shè)計(jì)

5、，并進(jìn)行基于Multisim軟件的不同驅(qū)動(dòng)頻率和負(fù)載仿真對(duì)比、改進(jìn)設(shè)計(jì)有效性測(cè)試以及功放驅(qū)動(dòng)性能測(cè)試，得改進(jìn)設(shè)計(jì)下偏置線圈和交流線圈最大紋波值分別優(yōu)化了71.3％，55.9％，改進(jìn)設(shè)計(jì)下功放管的穩(wěn)態(tài)溫度下降了35.9％，最大輸出電壓值提升了28.9％，從而驗(yàn)證所提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的有效性。
　　在改進(jìn)設(shè)計(jì)方案建立和測(cè)試驗(yàn)證后，為了提升鏜桿末端徑向位移的驅(qū)動(dòng)控制精度，進(jìn)而對(duì)基于開環(huán)前饋逆補(bǔ)償模型控制策略的改進(jìn)和未改進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試對(duì)比分析，