本文關(guān)鍵詞：基于動(dòng)態(tài)Preisach模型的差動(dòng)型超磁致伸縮微位移控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在超精密加工、超精密測量/測試以及航空航天設(shè)備領(lǐng)域,對外界環(huán)境振動(dòng)和設(shè)備自身振動(dòng)的抑制、隔離是重要的研究課題之一,其常用的手段有被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)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(yīng)時(shí)間極短、輸出應(yīng)力大、驅(qū)動(dòng)電壓低等特點(diǎn),由這種材料驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器可以應(yīng)用在主動(dòng)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(chǔ)之上,改進(jìn)執(zhí)行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式,改善控制系統(tǒng),提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸出性能。論文的主要內(nèi)容包含以下三個(gè)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(dòng)磁場結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)由兩個(gè)經(jīng)典結(jié)構(gòu)執(zhí)行器組合而成的差動(dòng)型GMA;二、分析單個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)力學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)之上推導(dǎo)出差動(dòng)型GMA的動(dòng)力學(xué)模型,仿真分析負(fù)載等效剛度、負(fù)載質(zhì)量對該執(zhí)行器輸出特性的影響,討論組成差動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)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(dòng)態(tài)Preisach模型,完成位移反饋PID控制和位移前饋-PID閉環(huán)復(fù)合控制仿真,搭建基于差動(dòng)型GMA、電容位移傳感器、功率放大器、PC機(jī)和PXI-8102采集板卡的控制系統(tǒng),完成對差動(dòng)型GMA的位移前饋-PID閉環(huán)復(fù)合控制,測試系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)輸出性能。實(shí)驗(yàn)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(yīng)時(shí)間達(dá)到5ms,在復(fù)合控制系統(tǒng)下可以實(shí)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(fù)載質(zhì)量為725g。
【關(guān)鍵詞】：超磁致伸縮執(zhí)行器 差動(dòng) 復(fù)合控制 動(dòng)態(tài)輸出
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-11
• 1.2 GMA發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.3 超磁致伸縮執(zhí)行器磁滯建模方法發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.4 課題來源與研究內(nèi)容16-17
• 第2章 差動(dòng)型超磁致伸縮執(zhí)行器設(shè)計(jì)17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 超磁致伸縮執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)磁場結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)17-26
• 2.2.1 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)磁場結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)18-20
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)磁場結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)20-26
• 2.3 差動(dòng)型超磁致伸縮執(zhí)行器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-31
• 2.3.1 單執(zhí)行器機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化28-29
• 2.3.2 差動(dòng)型GMA機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 差動(dòng)型超磁致伸縮執(zhí)行器動(dòng)力學(xué)模型分析32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 單GMA動(dòng)力學(xué)模型建立與仿真分析32-37
• 3.2.1 單GMA動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)32-33
• 3.2.2 負(fù)載等效阻尼系數(shù)Cl與等效剛度Kl的測量33-35
• 3.2.3 單GMA動(dòng)力學(xué)模型仿真35-37
• 3.3 差動(dòng)型GMA模型建立與仿真分析37-45
• 3.3.1 差動(dòng)型GMA動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)37-39
• 3.3.2 單GMA的負(fù)載等效剛度Kl對差動(dòng)型GMA影響的仿真分析39-41
• 3.3.3 差動(dòng)型GMA的帶負(fù)載能力理論分析41-42
• 3.3.4 差動(dòng)型GMA的參數(shù)不對稱影響分析42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 差動(dòng)型超磁致伸縮系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)與仿真分析46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 超磁致伸縮材料的雙曲正切動(dòng)態(tài)Preisach模型46-51
• 4.2.1 雙曲正切動(dòng)態(tài)Preisach算子46-49
• 4.2.2 GMA的雙曲正切動(dòng)態(tài)Preisach模型數(shù)值仿真49-51
• 4.3 基于前饋逆補(bǔ)償?shù)腜ID復(fù)合控制51-56
• 4.3.1 GMA的前饋逆補(bǔ)償控制51-54
• 4.3.2 GMA的位移閉環(huán)控制54-55
• 4.3.3 GMA的位移復(fù)合控制55-56
• 4.4 控制系統(tǒng)搭建56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 差動(dòng)型GMA系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析59-79
• 5.1 引言59
• 5.2 差動(dòng)型GMA開環(huán)輸出實(shí)驗(yàn)59-67
• 5.2.1 實(shí)體GMM棒與切片棒的動(dòng)態(tài)特性對比實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.2.2 差動(dòng)型GMA靜態(tài)位置開環(huán)跟蹤能力測試62-63
• 5.2.3 差動(dòng)型GMA開環(huán)動(dòng)態(tài)輸出特性測試63-65
• 5.2.4 差動(dòng)型GMA帶負(fù)載能力測試65-67
• 5.3 控制系統(tǒng)位移輸出實(shí)驗(yàn)67-78
• 5.3.1 具有前饋補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)位移輸出測試67-71
• 5.3.2 位移閉環(huán)控制輸出測試71-76
• 5.3.3 復(fù)合控制輸出位移測試76-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 致謝85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 杜挺,張洪平,鄺馬華;稀土-鐵系超磁致伸縮材料的應(yīng)用研究[J];金屬功能材料;1997年04期

2 唐興齡;陶華;司朝潤;張杰;;軸向開槽對改善超磁致伸縮材料線性度影響的研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李偉;雙相對置超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)水壓伺服閥的仿真分析[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：395596