【摘要】：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、液壓技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,開(kāi)發(fā)數(shù)字控制方式的液壓元件具備了理論和現(xiàn)實(shí)條件。超磁致伸縮材料是上世紀(jì)的重要發(fā)現(xiàn),從此各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)超磁致材料的應(yīng)用產(chǎn)品。本文分析了幾種液壓控制閥的應(yīng)用和性能,重點(diǎn)分析了高速開(kāi)關(guān)閥的應(yīng)用、性能和分類(lèi)。在此基礎(chǔ)上提出了以超磁致伸縮材料為閥芯,以DSP為控制器,帶有總線(xiàn)型接口的高速開(kāi)關(guān)閥的研究課題。 本文首先分析了超磁致伸縮材料的性能和應(yīng)用機(jī)理;建立了基于此材料的致動(dòng)器的靜、動(dòng)態(tài)模型,對(duì)動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行了仿真;分析了超磁致伸縮致動(dòng)器通用及開(kāi)關(guān)型應(yīng)用的特點(diǎn);應(yīng)用超磁致伸縮致動(dòng)器設(shè)計(jì)了雙聯(lián)錐閥形式的高速開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)。 其次采用DSP數(shù)字控制器TMS320LF2407設(shè)計(jì)了高速開(kāi)關(guān)閥的控制、通訊等電路。其中詳細(xì)分析設(shè)計(jì)了高速開(kāi)關(guān)閥的電源、顯示、串口和CAN通訊電路;重點(diǎn)分析設(shè)計(jì)了控制高速開(kāi)關(guān)閥的驅(qū)動(dòng)放大電路。設(shè)計(jì)中采用了CPU與功率放大部分電氣隔離措施,提高其可靠性和安全性;同時(shí)使用雙電壓驅(qū)動(dòng)方式,縮短了高速開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間,因而提高了響應(yīng)頻率。 在硬件電路基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了高速開(kāi)關(guān)閥顯示、串行和CAN通訊接口以及PWM控制信號(hào)的軟件模塊。 最后對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的閥芯運(yùn)動(dòng)特性以及占空比對(duì)閥芯運(yùn)動(dòng)的影響做了分析,進(jìn)而分析了高速開(kāi)關(guān)閥的靜、動(dòng)態(tài)特性,提出了提高動(dòng)態(tài)特性的措施。
【圖文】：

故在宏觀上不呈現(xiàn)磁性。當(dāng)外磁場(chǎng)作用到鐵磁體時(shí)，在每個(gè)磁疇內(nèi)晶格都發(fā)生改變，，其磁化強(qiáng)度方向是自發(fā)形變的一個(gè)主軸。開(kāi)始階段是使磁疇間的邊界發(fā)生移動(dòng)，亦即使取向與外磁場(chǎng)方向夾角小的那些磁疇的體積增大，如圖2.1(b)所示。外磁場(chǎng)繼續(xù)增強(qiáng)時(shí)，磁疇內(nèi)的磁矩逐漸旋轉(zhuǎn)到外磁場(chǎng)方向，直至飽和，如圖2.1()c所示。倘若外磁場(chǎng)再增加時(shí)，則磁疇內(nèi)的磁化強(qiáng)度幾乎不再增加。在有外磁場(chǎng)時(shí)，大量磁疇的磁化方向趨于外磁場(chǎng)方向，在宏觀上產(chǎn)生形變，出現(xiàn)磁致伸縮現(xiàn)象。圖2.1磁疇內(nèi)磁矩隨外磁場(chǎng)變化情況圖中H為鐵磁材料的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度，Hs為外磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度。其長(zhǎng)度的變化用其相對(duì)伸長(zhǎng)量△111表示，稱(chēng)為磁致伸縮系數(shù)(又)。這個(gè)系數(shù)一般是通過(guò)測(cè)量沿著主軸(<100>，<110>，<111>)方向長(zhǎng)度變化得到的

減小熱致變形對(duì)可控位移輸出的影響。1端蓋2輸出桿7螺母8預(yù)壓彈簧圖3一13線(xiàn)圈骨架9冷卻液進(jìn)口4勵(lì)磁線(xiàn)圈5冷卻液出口10Terfenol一D棒11套筒6底座12外殼超磁致伸縮致動(dòng)器結(jié)構(gòu)原理圖3.2GMA靜態(tài)數(shù)學(xué)模型GMA的動(dòng)作實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的電磁場(chǎng)與機(jī)械場(chǎng)禍和及能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。要定量的研究GMA動(dòng)作及其響應(yīng)特性就必須根據(jù)其磁致伸縮機(jī)理建立其模型。GMA的靜態(tài)特性是指輸入命令是恒定量或者緩慢變化時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出量也達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定值時(shí)的工作狀態(tài)。GMA的靜態(tài)輸出位移、力特性與其結(jié)構(gòu)尺寸、GMM的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)、GMM特性參數(shù)、激勵(lì)電流等直接相關(guān)。3.2.1磁致伸縮效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型超磁致伸縮效應(yīng)亦稱(chēng)作壓磁效應(yīng)，其物態(tài)方程反映了磁學(xué)量(，HB)和力學(xué)量(，TS)之間的相互關(guān)系。稀土超磁致伸縮致動(dòng)器的GMM棒在外加激勵(lì)磁線(xiàn)圈磁場(chǎng)作用下產(chǎn)
【學(xué)位授予單位】：上海海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TH137.5

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4 都晰

本文編號(hào)：2654274