【摘要】： 傳統(tǒng)電液伺服閥以電磁力矩馬達作為驅動方式,結構復雜、體積重量大、工作頻寬窄、能量密度小、分辯率低、抗干擾能力差,難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對流體控制系統(tǒng)的要求。超磁致伸縮材料(GMM)是近年來出現(xiàn)的一種新型智能材料,具有應變大、響應速度快、能量傳輸密度高、輸出力大等優(yōu)異性能。利用GMM的優(yōu)良性能,特別是自傳感特性,提出了一種雙相對置超磁致伸縮自傳感驅動器新概念,以達到無傳感閉環(huán)控制和同位控制、提高系統(tǒng)響應速度和控制精度、增強系統(tǒng)可靠性、簡化系統(tǒng)和降低成本等目的。論文以GMM為基礎,以雙相對置GMM自傳感驅動器及其在水壓伺服控制閥中的應用為研究對象,采用理論分析、計算機仿真和實驗相結合的方法,對其進行了系統(tǒng)、深入的分析和研究。 利用解析法和ANSYS有限元法對柔性鉸鏈微位移放大機構進行了靜力學與動力學分析,計算出了放大機構的放大倍數(shù)、共振頻率以及振型,建立了位移損失和負載力的線性關系,驗證了有限元分析方法的準確性。此外,通過建立雙相對置GMM自傳感驅動器測試系統(tǒng),分析了測試系統(tǒng)的誤差來源及其主要影響因素,并對雙相對置GMM自傳感驅動器的靜態(tài)特性及滯回特性進行了實驗研究。 提出了雙相對置GMM自傳感驅動器的等效動力學模型,基于Jiles-Atherton物理模型、二次疇轉模型和伺服閥結構動力學原理,建立了力反饋二級雙噴嘴擋板水壓伺服控制閥的磁滯非線性動態(tài)模型,即驅動線圈電流→磁場強度→磁疇運動→磁致伸縮→輸出應變及位移→閥芯位移之間的動態(tài)耦合數(shù)學模型,并利用Matlab/Simulink對其靜動態(tài)特性進行了仿真分析。針對磁滯非線性問題,在基于建立的逆磁滯模型基礎上,設計了前饋補償器,并提出了基于磁滯逆模型與PID反饋控制的理論和方法,從而實現(xiàn)了對伺服閥磁滯非線性特性的有效補償。 通過對雙相對置GMM自傳感驅動器的機電耦合機理和自傳感機理研究,建立了基于自適應噪聲抵消原理的機電耦合模型和實時解耦模型。分析了傳統(tǒng)的電橋平衡法在實現(xiàn)自傳感信號的辨識和提取時存在的問題,建立了一種基于可變電感△L的橋路分析模型,并通過最小二乘均方(Least Means Squares,簡稱LMS)自適應算法實現(xiàn)了GMM自傳感驅動器自傳感信號的動態(tài)平衡分離技術,建立了基于DSP高速單片機控制器的實時動態(tài)平衡信號分離電路。仿真分析表明采用基于LMS的自適應算法能夠實現(xiàn)自傳感驅動器傳感信號有效提取和非失真分離。
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH137.52

【參考文獻】

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本文編號：2611769