本文關(guān)鍵詞：超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著天文觀測(cè)技術(shù)和空間探測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的精度提出了越來(lái)越苛刻的要求。為此,拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)逐漸廣泛應(yīng)用于大型天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中,而該技術(shù)的核心部件是拼接子鏡的微位移驅(qū)動(dòng)器。微位移驅(qū)動(dòng)器性能的好壞,將直接關(guān)系到天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的精度�，F(xiàn)有的微位移驅(qū)動(dòng)器,不能同時(shí)滿足位移量大、控制精度高、負(fù)載能力強(qiáng)三項(xiàng)驅(qū)動(dòng)需求。 針對(duì)這一挑戰(zhàn),在已有的對(duì)于微位移驅(qū)動(dòng)器以及超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的研究基礎(chǔ)上,本論文研究面向大型天文望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用需求,在設(shè)計(jì)一種驅(qū)動(dòng)位移大、控制精度高、負(fù)載能力強(qiáng)的超磁致伸縮微位移驅(qū)動(dòng)器(簡(jiǎn)稱GMA)方面進(jìn)行了探索。本論文針對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)GMA輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目標(biāo),主要在磁致伸縮非線性磁滯特性有限元建模和驅(qū)動(dòng)仿真方面進(jìn)行了研究探索,并進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)嘗試。這些工作為未來(lái)實(shí)現(xiàn)GMA高效設(shè)計(jì)奠定了良好的理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐基礎(chǔ)。本文的主要內(nèi)容包括: 第一章:首先介紹了大型天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的組成以及天文望遠(yuǎn)鏡驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀,接著根據(jù)研究需要介紹了材料的發(fā)展歷程及GMA的研究現(xiàn)狀,最后在總結(jié)GMA在我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀以及材料磁滯非線性模型發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,說(shuō)明了論文的研究意義及主要研究?jī)?nèi)容。 第二章:總結(jié)了材料磁致伸縮的基本原理,材料的一些基本特性,并給出了表征材料特性的最重要的幾個(gè)參數(shù)。隨后,搭建材料特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)材料重要性能參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)定,為后續(xù)GMA的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支持。 第三章:首先,討論了驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部勵(lì)磁線圈和偏置磁場(chǎng)的磁路模型,隨后基于畢奧—薩伐爾定律和鐵磁學(xué)基本理論,對(duì)勵(lì)磁線圈和偏置圓筒永磁鐵的軸線磁場(chǎng)建立了數(shù)學(xué)模型。隨后采用MATLAB編程計(jì)算了勵(lì)磁線圈和偏置永磁套筒軸線上的磁場(chǎng)分布。針對(duì)數(shù)學(xué)模型不能充分反映驅(qū)動(dòng)器材料和結(jié)構(gòu)尺寸的選擇對(duì)驅(qū)動(dòng)器電磁性能的影響,采用電磁場(chǎng)有限元分析方法,在ANSYS軟件中對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真計(jì)算,充分討論了材料和結(jié)構(gòu)對(duì)驅(qū)動(dòng)器磁場(chǎng)性能的影響,為第五章的驅(qū)動(dòng)器詳細(xì)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 第四章:針對(duì)GMA的磁滯非線性特性進(jìn)行建模,推導(dǎo)了電磁、機(jī)械兩個(gè)物理場(chǎng)的弱解形式的方程,根據(jù)第二章給出的線性本構(gòu)關(guān)系推導(dǎo)了適用于有限元求解的形式,同時(shí)采用Jiles-Atherton模型描述材料的磁滯回特性。隨后,采用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)前面建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建模實(shí)現(xiàn),通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了該模型的正確性,并討論了模型的不足與改進(jìn)。 第五章:根據(jù)前面三章給出的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)化準(zhǔn)則,給出了帶永磁偏置和無(wú)永磁偏置的兩種GMA的具體結(jié)構(gòu)參數(shù),進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造。隨后對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了靜、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試,證實(shí)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器基本能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。本論文研究最終實(shí)現(xiàn)了多級(jí)驅(qū)動(dòng)器和放大機(jī)構(gòu)組裝樣機(jī),完成了整機(jī)驅(qū)動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)精度性能測(cè)試。 第六章:對(duì)論文工作進(jìn)行總結(jié),指出論文的創(chuàng)新點(diǎn),并展望進(jìn)一步的研究工作。
【關(guān)鍵詞】：磁致伸縮 微位移驅(qū)動(dòng)器 有限元 磁滯非線性 電-磁-機(jī)械耦合
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH751
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 課題的研究背景13-17
• 1.1.1 大型天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)介13-15
• 1.1.2 天文望遠(yuǎn)鏡驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)狀研究15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 超磁致伸縮材料發(fā)展概況17-19
• 1.2.2 超磁致伸縮材料的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 選題意義及研究?jī)?nèi)容21-24
• 1.3.1 選題意義21-22
• 1.3.2 課題研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 超磁致伸縮材料性能及測(cè)試24-41
• 2.1 引言24
• 2.2 超磁致伸縮原理及特性24-30
• 2.2.1 超磁致伸縮機(jī)理24-26
• 2.2.2 超磁致伸縮材料特性26-29
• 2.2.3 線性壓磁方程29-30
• 2.3 超磁致伸縮材料性能參數(shù)測(cè)量分析30-39
• 2.3.1 磁致伸縮系數(shù)λ33 的測(cè)定31-33
• 2.3.2 相對(duì)磁導(dǎo)率μσ的測(cè)定33-37
• 2.3.3 其他參數(shù)的測(cè)量37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器磁場(chǎng)分析41-60
• 3.1 引言41
• 3.2 驅(qū)動(dòng)器磁路模型41-44
• 3.2.1 無(wú)磁偏置驅(qū)動(dòng)器磁路模型42-43
• 3.2.2 永磁偏置驅(qū)動(dòng)器磁路模型43-44
• 3.3 勵(lì)磁場(chǎng)模型44-47
• 3.3.1 激勵(lì)線圈磁場(chǎng)模型44-45
• 3.3.2 偏置永磁鐵磁場(chǎng)模型45-47
• 3.3.3 超磁致伸縮棒內(nèi)部的磁場(chǎng)模型47
• 3.4 磁場(chǎng)模型的MATLAB 仿真47-50
• 3.5 驅(qū)動(dòng)器ANSYS 磁場(chǎng)有限元仿真50-59
• 3.5.1 ANSYS 磁場(chǎng)有限元仿真步驟50-52
• 3.5.2 材料屬性對(duì)磁致伸縮棒內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響分析52-56
• 3.5.3 結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)磁致伸縮棒內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響分析56-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第四章 超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器耦合模型及仿真分析60-79
• 4.1 引言60
• 4.2 驅(qū)動(dòng)器磁滯非線性耦合分析理論基礎(chǔ)60-69
• 4.2.1 驅(qū)動(dòng)器電磁場(chǎng)基本理論60-62
• 4.2.2 驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)理論62-65
• 4.2.3 驅(qū)動(dòng)器線性耦合場(chǎng)理論65-67
• 4.2.4 磁滯回的物理建模67-69
• 4.3 電磁-機(jī)械耦合仿真的實(shí)現(xiàn)69-78
• 4.3.1 COMSOL Multiphysics 軟件簡(jiǎn)介69-70
• 4.3.2 COMSOL 耦合場(chǎng)仿真的操作過(guò)程70-76
• 4.3.3 有限元分析結(jié)果的討論76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第五章 超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)及特性實(shí)驗(yàn)79-96
• 5.1 引言79
• 5.2 驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)79-86
• 5.2.1 GMA 的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)79-80
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)80-84
• 5.2.3 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)結(jié)果84-86
• 5.3 單驅(qū)動(dòng)器特性測(cè)試86-91
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與平臺(tái)搭建87-88
• 5.3.2 靜態(tài)特性測(cè)試88-90
• 5.3.3 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試90-91
• 5.4 組合驅(qū)動(dòng)器及性能測(cè)試91-95
• 5.4.1 組合驅(qū)動(dòng)器介紹91-92
• 5.4.2 組合驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試92-95
• 5.5 本章小結(jié)95-96
• 第六章 總結(jié)與展望96-99
• 6.1 主要結(jié)論96-97
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新97
• 6.3 研究展望97-99
• 參考文獻(xiàn)99-105
• 致謝105-106
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文106-107
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目107-109

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王松;趙祥模;惠飛;王潤(rùn)民;張建陽(yáng);;基于DSP的超磁致伸縮換能器驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年12期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 呂揚(yáng)名;基于永磁伸縮驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力控振動(dòng)平臺(tái)集成設(shè)計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

2 王朋;非圓曲面孔用超磁致伸縮致動(dòng)器多目標(biāo)優(yōu)化[D];山東大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：400906