本文關鍵詞：伺服閥用超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器控制技術的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，國內(nèi)外眾多學者對新型功能材料在電液伺服閥領域的應用開展了相關研究，特別是以超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Material，簡寫為GMM）為基礎的新型電-機轉(zhuǎn)換器的研制與開發(fā)，為從根本上提高電液伺服閥流量、頻響等性能指標開拓了思路、注入了活力。然而就現(xiàn)階段而言，由于GMM內(nèi)部復雜的本征非線性與磁滯特性，使得GMM及其電-機轉(zhuǎn)換器的實際應用中存在輸出位移或力滯回性強、非線性嚴重、定位精度不高等一些關鍵技術難題亟需突破，本文以超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器（Giant MagnetostrictiveActuator，簡稱GMA）在電液伺服領域的應用為背景，著重對GMA的磁滯非線性建模及其控制技術展開研究。 在GMA磁滯非線性建模技術方面，在詳細分析GMA結(jié)構組成和工作原理的基礎上，運用Preisach和Prandtl-Ishlinskii磁滯理論分別對準靜態(tài)與動態(tài)輸入信號下GMA輸出-輸入的滯回非線性行為進行數(shù)學建模，所建Preisach靜態(tài)磁滯模型較好地表征了GMA準靜態(tài)輸入信號下的磁滯情況，為擴大Preisach磁滯模型的應用范圍，繼而提出一種新型雙曲正切動態(tài)磁滯算子，其形狀參數(shù)為輸入變化率的雙曲正切函數(shù)，在此基礎上構造了GMA的動態(tài)Preisach模型，，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡完成了模型參數(shù)辨識，結(jié)果表明在20～120Hz頻率的輸入電流下，該動態(tài)Preisach模型的最大預測位移均方根誤差為1.62μm，最大絕對位移誤差為3.87μm�？紤]到后續(xù)GMA控制系統(tǒng)研究需求，為克服Preisach模型分布函數(shù)難以獲得，逆模型算法實現(xiàn)較為復雜等缺點，在Preisach模型基礎上擴展建立Prandtl-Ishlinskii磁滯模型，并對該模型進行仿真與實驗研究，研究表明GMA的Prandtl-Ishlinskii磁滯模型能夠靈活地描述GMM器件的各種磁滯行為，且便于實現(xiàn)控制器的設計和實時應用； 在GMA控制技術方面，研發(fā)了一套基于TMS320F2812DSP的控制系統(tǒng)，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、串行接口模塊、伺服放大器模塊等模塊，繼而在集成開發(fā)環(huán)境CCS3.3下完成控制系統(tǒng)相應軟件的開發(fā)。最后搭建了GMA控制系統(tǒng)實驗測試平臺，進行了靜動態(tài)特性實驗測試，并利用Prandtl-Ishlinskii模型構造的前饋補償器進行前饋控制實驗研究，實驗結(jié)果表明基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)可以有效地補償輸入信號頻率在10～100Hz變化范圍內(nèi)GMA的磁滯非線性，為超磁致伸縮材料及其電-機轉(zhuǎn)換器的進一步應用提供了理論和實驗依據(jù)。
【關鍵詞】：超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器 Preisach磁滯模型 Prandtl-Ishlinskii磁滯模型 控制技術
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP273;TH137
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 論文的研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 超磁致伸縮材料及其電-機轉(zhuǎn)換器磁滯模型的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 超磁致伸縮材料及其電-機轉(zhuǎn)換器控制技術的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 論文研究的研究意義21-22
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容22
• 1.5 論文研究的組織安排22-24
• 第二章 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的 Preisach 磁滯模型24-41
• 2.1 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的結(jié)構組成與工作原理24-25
• 2.2 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的靜態(tài) Preisach 磁滯建模25-34
• 2.2.1 靜態(tài) Preisach 磁滯模型25-26
• 2.2.2 靜態(tài) Preisach 磁滯模型的離散表達26-27
• 2.2.3 靜態(tài) Preisach 磁滯模型的參數(shù)辨識及實驗驗證27-34
• 2.3 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的動態(tài) Preisach 磁滯建模34-39
• 2.3.1 國內(nèi)外動態(tài)磁滯算子的研究35
• 2.3.2 雙曲正切函數(shù)動態(tài)磁滯算子35-36
• 2.3.3 基于雙曲正切算子的動態(tài) Preisach 磁滯模型36
• 2.3.4 GMA 動態(tài) Preisach 磁滯模型參數(shù)的辨識及實驗驗證36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的 Prandtl-Ishlinskii 磁滯模型41-55
• 3.1 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 磁滯建模41-49
• 3.1.1 線性 Play 算子和線性 Stop 算子41-43
• 3.1.2 GMA 的靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型43-45
• 3.1.3 靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 磁滯模型的參數(shù)辨識及實驗驗證45-49
• 3.2 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器的動態(tài) Prandtl-Ishlinskii 建模49-54
• 3.2.1 動態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型49-51
• 3.2.2 GMA 的動態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型仿真分析51-53
• 3.2.3 GMA 動態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型參數(shù)的辨識及實驗驗證53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第四章 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)的總體設計55-66
• 4.1 GMA 控制系統(tǒng)的方案55-56
• 4.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構組成與工作原理55
• 4.1.2 基于 Prandtl-Ishlinskii 前饋補償?shù)目刂品椒?/span>55-56
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件設計56-61
• 4.2.1 DSP 控制板的設計56-60
• 4.2.2 伺服放大器的設計60-61
• 4.3 控制系統(tǒng)的軟件設計61-65
• 4.3.1 軟件編程環(huán)境61-62
• 4.3.2 系統(tǒng)主程序62
• 4.3.3 數(shù)據(jù)采集與輸出子程序62-63
• 4.3.4 磁滯補償算法的實現(xiàn)63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)的實驗研究66-75
• 5.1 GMA 控制系統(tǒng)實驗平臺66
• 5.2 GMA 控制系統(tǒng)的調(diào)試66-69
• 5.2.1 控制板的 D/A 模塊調(diào)試67-68
• 5.2.2 控制板的 A/D 模塊調(diào)試68-69
• 5.3 GMA 控制系統(tǒng)的實驗研究69-74
• 5.3.1 控制系統(tǒng)的靜動態(tài)輸出特性69-73
• 5.3.2 控制系統(tǒng)的前饋控制實驗73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 論文研究總結(jié)75-76
• 6.2 論文研究展望76-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81-82
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李以農(nóng);張鋒;鄭玲;;壓電作動器的遲滯非線性建模和實時補償控制仿真[J];功能材料;2009年08期

2 黨選舉;;壓電陶瓷執(zhí)行器的神經(jīng)網(wǎng)絡實時自適應逆控制[J];光學精密工程;2008年07期

3 李躍松;朱玉川;吳洪濤;田一松;牛世勇;;電液伺服閥的研究現(xiàn)狀[J];航空兵器;2010年06期

4 李躍松;朱玉川;吳洪濤;田一松;牛世勇;;超磁致伸縮執(zhí)行器驅(qū)動的射流伺服閥參數(shù)優(yōu)化[J];航空學報;2011年07期

5 賈振元,楊興,武丹,郭東明;超磁致伸縮執(zhí)行器及其在流體控制元件中的應用[J];機床與液壓;2000年02期

6 孟彬;李勝;左強;;電液伺服/比例閥用電-機械轉(zhuǎn)換器的研究進展[J];機床與液壓;2012年07期

7 萬永平,方岱寧,黃克智;磁致伸縮材料的非線性本構關系[J];力學學報;2001年06期

8 杜娟;馮穎;胡躍明;;基于形狀記憶合金驅(qū)動器的微納定位系統(tǒng)魯棒自適應控制[J];控制理論與應用;2011年04期

9 朱玉川;李躍松;;超磁致伸縮執(zhí)行器驅(qū)動的新型射流伺服閥[J];壓電與聲光;2010年04期

10 李黎;劉向東;侯朝楨;賴志林;;基于不對稱指數(shù)函數(shù)遲滯算子的壓電陶瓷執(zhí)行器動態(tài)Preisach遲滯模型[J];中國機械工程;2009年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 杜娟;高精度電子組裝設備中智能材料驅(qū)動器的建模與控制研究[D];華南理工大學;2010年

2 鄭加駒;超磁致伸縮換能器滯回非線性模型的研究[D];天津大學;2009年

3 王天忠;超磁致伸縮材料多場耦合的非線性時變本構理論及其若干應用[D];蘭州大學;2012年

  本文關鍵詞：伺服閥用超磁致伸縮電-機轉(zhuǎn)換器控制技術的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：376932