基于動態(tài)Preisach模型的差動型超磁致伸縮微位移控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在超精密加工、超精密測量/測試以及航空航天設備領域，對外界環(huán)境振動和設備自身振動的抑制、隔離是重要的研究課題之一，其常用的手段有被動、半主動和主動隔振。超磁致伸縮材料具有能量密度高、伸縮系數(shù)大（10-3量級）、響應時間極短、輸出應力大、驅(qū)動電壓低等特點，由這種材料驅(qū)動的執(zhí)行器可以應用在主動隔/減振系統(tǒng)中。本論文的主要目的是在課題原有的超磁致伸縮微定位系統(tǒng)的基礎之上，改進執(zhí)行器的機械結(jié)構和驅(qū)動方式，改善控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的動態(tài)輸出性能。<

2、br>　　論文的主要內(nèi)容包含以下三個部分：一、分析課題原有超磁致伸縮執(zhí)行器（GMA）的不足，優(yōu)化其驅(qū)動磁場結(jié)構和機械結(jié)構，設計由兩個經(jīng)典結(jié)構執(zhí)行器組合而成的差動型GMA；二、分析單個執(zhí)行器的動力學模型，并在此基礎之上推導出差動型GMA的動力學模型，仿真分析負載等效剛度、負載質(zhì)量對該執(zhí)行器輸出特性的影響，討論組成差動結(jié)構的兩個子執(zhí)行器參數(shù)不對稱對整體輸出的影響，提出改善措施；三、引入動態(tài)Preisach模型，完成位移反饋PID控制和位移前

3、饋-PID閉環(huán)復合控制仿真，搭建基于差動型 GMA、電容位移傳感器、功率放大器、PC機和PXI-8102采集板卡的控制系統(tǒng)，完成對差動型GMA的位移前饋-PID閉環(huán)復合控制，測試系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)輸出性能。
　　實驗結(jié)果表明，超磁致伸縮微定位系統(tǒng)在18.5μm的行程范圍內(nèi)具有6nm的分辨力，單位階躍響應時間達到5ms，在復合控制系統(tǒng)下可以實現(xiàn)200Hz內(nèi)幅值為3μm的無滯后正弦位移輸出，輸出最大誤差為0.6μm，最大負載質(zhì)量為725g