超磁致伸縮致動器的設計和制作及其輸出特性測試.pdf

1、稀土超磁致伸縮材料(GMM)是近年來發(fā)展起來的一種新型機敏材料，具有應變大、強力、能量密度高、響應速度快等優(yōu)異特性，在精密定位、主動降噪減振、流體控制（泵、閥）等領域具有廣闊的應用前景。本文以直動型超磁致伸縮致動器（GMA）為對象，對GMA的結(jié)構(gòu)設計、輸出位移控制技術(shù)和致動器的動靜態(tài)實驗等方面進行了研究，成功研制了超磁致伸縮精密微位移致動器樣機。 本文首先簡要介紹了磁致伸縮現(xiàn)象及其機理,綜述超磁致伸縮材料的主要特性、發(fā)展歷史與研

2、究現(xiàn)狀,介紹國內(nèi)外超磁致伸縮致動器研究概況及存在的問題，在此基礎上陳述了本課題的選題意義并給出研究內(nèi)容。 然后，系統(tǒng)地闡明了直動型GMA 的設計的一般原理和方法，包括GMA 的總體結(jié)構(gòu)設計、磁路設計、預壓力裝置設計，水冷裝置設計等，制作了超磁致伸縮致動器樣機。根據(jù)致動器樣機的各項參數(shù)，對致動器閉環(huán)控制系統(tǒng)進行了建模與仿真分析工作。建立了致動器的輸入輸出模型，推導了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并對系統(tǒng)進行了仿真分析。仿真分析包括模擬致動器的階

3、躍響應特性、頻率響應特性和數(shù)字控制器實現(xiàn)致動器的預定指標等。在此基礎上，進行了控制系統(tǒng)的軟硬件設計。設計了基于TI 公司TMS320F2810DSP 的硬件電路，包括A/D 轉(zhuǎn)換，電源電路，時鐘電路等模塊，在硬件電路的基礎上，設計了控制系統(tǒng)的軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，運算，輸出功能。 最后，介紹了致動器的實驗研究。包括致動器樣機的動靜態(tài)實驗，靜態(tài)實驗影響致動器輸出特性的一些因素，動態(tài)實驗主要研究了致動器在不同激勵條件下工作時的輸出特