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超磁致伸缩致动器非线性系统的混沌控制研究
1
作者 高舒芳 闫洪波 吴凯 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期37-41,共5页
针对超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)动力学中存在混沌现象,降低系统输出稳定性的问题,这里设计了一种位移时滞反馈控制器用于抑制系统中存在的混沌运动。首先基于安培电路定律、非线性二次畴转模型和结构动力... 针对超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)动力学中存在混沌现象,降低系统输出稳定性的问题,这里设计了一种位移时滞反馈控制器用于抑制系统中存在的混沌运动。首先基于安培电路定律、非线性二次畴转模型和结构动力学方程,建立了GMA的电-磁耦合动态数学模型;其次通过MATLAB数值模拟研究无量纲激振力对GMA系统的影响规律,从定性和定量的角度分析GMA系统的分岔和混沌现象;最后利用位移时滞反馈控制器抑制GMA系统的混沌运动。研究结果表明:GAM系统在一定参数条件下具有混沌特性;增大位移反馈增益系数能够有效消除GMA系统中的混沌现象,对提高系统的输出稳定性具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 位移时滞反馈 稳定性 混沌运动
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超磁致伸缩致动器非线性动力学的分数阶时滞反馈控制 被引量：2
2
作者 闫洪波 付鑫 +3 位作者 汪建新 于均成 马庆振 杨伯军 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期632-644,共13页
设计了一种分数阶时滞反馈控制器,用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器(GMA)的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响,建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共... 设计了一种分数阶时滞反馈控制器,用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器(GMA)的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响,建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共振的幅频响应方程,根据Routh-Hurwitz准则得到系统的稳定性条件。通过数值模拟研究GMA系统中关键结构参数对幅频响应特性的影响,以及主共振峰值和系统稳定性随每个时滞反馈参数变化的特性规律;通过分岔图和Lyapunov指数图得到外激励幅值对系统混沌运动的影响;最后调节时滞反馈增益和分数阶次抑制系统的混沌运动。结果表明,时滞反馈增益和分数阶次能够有效抑制系统的主共振峰值和不稳定区域,可以将系统响应从混沌运动调整为稳定的周期运动,提高系统的稳定性。 展开更多
关键词 几何非线性 超磁致伸缩致动器 混沌 时滞反馈 稳定性
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超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型 被引量：60
3
作者 曹淑瑛 王博文 +2 位作者 闫荣格 黄文美 翁玲 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第11期145-149,共5页
超磁致伸缩致动器的输入磁场与输出应变存在着磁滞非线性。为了控制及使用致动器,必须建立其准确的数学模型。该文基于Jiles—Atherton磁滞模型、二次畴转模型、非线性压磁方程和致动器结构动力学原理,建立了超磁致伸缩致动器的磁滞非... 超磁致伸缩致动器的输入磁场与输出应变存在着磁滞非线性。为了控制及使用致动器,必须建立其准确的数学模型。该文基于Jiles—Atherton磁滞模型、二次畴转模型、非线性压磁方程和致动器结构动力学原理,建立了超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型。应用该模型对致动器的输出应变进行计算,计算结果与实验结果符合较好,验证了模型的正确性和实用性。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 转换器 磁滞 非线性动态模型 数学模型
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超磁致伸缩致动器的磁-机械强耦合模型 被引量：35
4
作者 闫荣格 王博文 +2 位作者 曹淑瑛 翁玲 颜威利 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第7期107-111,共5页
稀土-铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件,必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理,针对研制的超磁致伸缩致动器,建立了系统的磁-机械强耦合模型... 稀土-铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件,必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理,针对研制的超磁致伸缩致动器,建立了系统的磁-机械强耦合模型,并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合,表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系,模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 磁-机械强耦合模型 输入输出模型 高压电器
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超磁致伸缩致动器建模与控制仿真 被引量：10
5
作者 陈定方 舒亮 +2 位作者 卢全国 陈敏 钟毓宁 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期12-16,共5页
设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,... 设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,设计PID控制器进行校正,并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真,得出控制器的控制效果,最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析,表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 静态特性 PID 响应速度 仿真
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驱动频率对超磁致伸缩致动器的损耗和温升特性的影响 被引量：23
6
作者 李立毅 严柏平 张成明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第18期124-129,共6页
从超磁致伸缩材料的压磁效应入手,基于能量极小值条件和磁学理论,分析了磁化过程中磁弹性力对材料中磁场的影响,分析了不同驱动频率下材料的涡流损耗、磁滞损耗以及复数磁导率的频率特性,对致动器中的磁能损耗以及损耗带来的温升特性进... 从超磁致伸缩材料的压磁效应入手,基于能量极小值条件和磁学理论,分析了磁化过程中磁弹性力对材料中磁场的影响,分析了不同驱动频率下材料的涡流损耗、磁滞损耗以及复数磁导率的频率特性,对致动器中的磁能损耗以及损耗带来的温升特性进行仿真实验。结果表明,利用涡流损耗的计算公式得到的结果与有限元仿真结果吻合较好,该公式可适用于超磁致伸缩材料在中低频下的损耗计算,而高频下复数磁导率的变化将增大材料内部磁场的滞回非线性。实验结果表明,致动器中超磁致伸缩材料轴向温度分布随驱动频率的变化而变化;实验验证了计算与仿真结果的正确性,在此基础上分析了强制水冷对致动器温升的控制,所得结论为超磁致伸缩致动器的设计提供参考。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 频率 磁导率 磁能损耗 温度
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精密磁致伸缩致动器的动态非线性多场耦合建模 被引量：16
7
作者 刘慧芳 王汉玉 +1 位作者 王洁 单光坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1128-1137,共10页
为提高超磁致伸缩致动器(GMA)的精度,描述其在动态和准静态环境下的复杂磁滞行为,设计了具有精密位移输出的GMA,建立了包含磁滞及涡流损失的动态非线性多场耦合模型。首先,采用模块化方法设计了GMA;然后,利用热力学理论和能量守恒定律,... 为提高超磁致伸缩致动器(GMA)的精度,描述其在动态和准静态环境下的复杂磁滞行为,设计了具有精密位移输出的GMA,建立了包含磁滞及涡流损失的动态非线性多场耦合模型。首先,采用模块化方法设计了GMA;然后,利用热力学理论和能量守恒定律,建立了超磁致伸缩材料非线性多场耦合本构模型;最后,通过分析材料非线性本构行为与系统结构动态行为间的耦合过程,提出了GMA的动态非线性多场耦合模型。实验分析了能量损失及预紧力对系统特性的影响规律。结果表明:预紧力可改善系统输出特性且存在最佳预紧状态;建立的模型能够较准确预测位移,平均相对误差约为4.5%。另外,随着频率增加,异常和涡流能量损失以及磁滞量会增大,磁滞行为源于磁畴不可逆运动过程中的能量损失。实验还显示:对于精密GMA系统,不能忽略高频涡流效应。建立的模型较准确地描述了动态及准静态环境下GMA的复杂磁滞行为,由于考虑了材料本构行为耦合和系统动态行为耦合,进一步提高了GMA系统的精度。 展开更多
关键词 磁致伸缩致动器 非线性多场耦合模型 磁滞行为 涡流损失
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超磁致伸缩致动器的小脑神经网络前馈逆补偿-模糊PID控制 被引量：13
8
作者 孟爱华 刘成龙 +2 位作者 陈文艺 杨剑锋 李明范 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期753-759,共7页
针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补... 针对超磁致伸缩致动器(GMA)在精密致动控制中存在的迟滞和位移非线性,提出了小脑神经网络(CMAC)前馈逆补偿结合模糊PID控制的新策略。通过小脑神经网络(CMAC)学习获得超磁致伸缩致动器动态逆模型用于对超磁致伸缩致动器迟滞非线性进行补偿;利用模糊PID控制降低小脑神经网络(CMAC)学习时的误差和抑制扰动,提高系统的跟踪控制性能,从而实现超磁致伸缩致动器的精密致动控制。仿真和实验结果表明:所采用的控制策略有效地消除了迟滞非线性的影响,系统的跟踪误差降低到了5%以下,而位移跟踪误差均方差仅为0.58。此外,这种策略的特点是学习和控制同时进行,控制系统能够适应被控对象动态特性的变化,使系统具有较强的鲁棒性,同时也能够有效地抑制外界的干扰,提升系统的自适应控制性能。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 迟滞非线性误差 小脑神经网络 前馈逆补偿控制 模糊PID控制
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超磁致伸缩致动器结构分析及输出力特性研究 被引量：17
9
作者 鞠晓君 林明星 +1 位作者 范文涛 马高远 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1198-1206,共9页
在超磁致伸缩致动器(GMA)工作原理的基础上,完成了具有分段式偏置磁场和油冷散热系统的GMA机械结构设计;建立了GMA的3D模型,利用有限元分析软件对其磁场和温度场进行了仿真研究,结果表明分段式偏置磁场有较好的偏置效果,油冷散热方式冷... 在超磁致伸缩致动器(GMA)工作原理的基础上,完成了具有分段式偏置磁场和油冷散热系统的GMA机械结构设计;建立了GMA的3D模型,利用有限元分析软件对其磁场和温度场进行了仿真研究,结果表明分段式偏置磁场有较好的偏置效果,油冷散热方式冷却效果明显;搭建了GMA输出力特性测试平台,分别对直流激励下GMA的静态输出力特性和低频交流激励下动态输出力特性进行了研究;实验表明GMA的输出力与激励电流正相关,在直流激励下,输出力具有磁滞非线性,且受温度影响较大,受外部约束力影响较小;在交流激励下,输出力能很好地跟踪交流信号频率,未出现倍频效应,说明分段式偏置效果较好,GMA具有较高的精度和动态响应速度。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 分段式偏置磁场 油冷散热系统 仿真 输出力特性
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超磁致伸缩致动器控制系统的建模与仿真 被引量：14
10
作者 翁玲 曹淑瑛 +1 位作者 王博文 樊长在 《河北工业大学学报》 CAS 2002年第5期27-30,共4页
结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型,对磁致伸缩致动器控制系统进行了仿真,设计了PID调节器,并在此基础上进行了离散化,得到了数字控制系统,为磁致伸缩致动器控制系统的硬件选型和硬软件设计提供前提条件.
关键词 控制系统 建模 仿真 超磁致伸缩 磁致伸缩致动器 PID调节器
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叠堆式超磁致伸缩致动器磁场分布建模及分析 被引量：10
11
作者 何忠波 荣策 +2 位作者 李冬伟 薛光明 郑佳伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2347-2358,共12页
为提高超磁致伸缩致动器(GMA)偏置磁场的均匀度,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),建立了SGMA的磁场分布模型,并对模型进行分析研究。首先,通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式,设计了SGMA... 为提高超磁致伸缩致动器(GMA)偏置磁场的均匀度,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),建立了SGMA的磁场分布模型,并对模型进行分析研究。首先,通过分析传统GMA偏磁施加方式的特点和不足,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式,设计了SGMA;然后,将磁路模型和毕奥-萨伐尔定律相结合,建立了能够准确描述SGMA磁场特点的磁场分布模型;接着,利用所建立磁场分布模型分析了不同参数对SGMA磁场分布特征的影响,提出了SGMA结构设计方法;最后,通过实验完成了模型验证。结果表明:采用本文建立的模型描述SGMA磁场分布时,最大相对误差低于4%;在预测SGMA的输出位移时,最大相对误差低于5%。该模型有助于准确刻画SGMA的工作状态,提高SGMA的系统精度,并为SGMA结构设计提供参考依据。 展开更多
关键词 叠堆式超磁致伸缩致动器 磁场均匀性 磁场分布模型 模型分析 结构设计
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喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型 被引量：7
12
作者 薛光明 张培林 +3 位作者 何忠波 李冬伟 杨朝舒 赵正龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期97-104,共8页
为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合... 为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合理的自由度取值,并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式,并采用Matlab软件进行求解;计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应,并与试验结果对比验证模型的准确性;将油液负载近似为弹性-阻尼负载,利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明,多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小,低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合,说明模型比较准确;经过模型计算,所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大,响应时间快,能够满足驱动要求。 展开更多
关键词 喷油器用超磁致伸缩致动器 多自由度模型 直流稳态响应 低频正弦响应 油液负载
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强偏置超磁致伸缩致动器准静态位移建模与试验 被引量：8
13
作者 薛光明 张培林 +2 位作者 何忠波 曾威 李冬伟 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期318-324,共7页
为满足电控喷油器球阀开闭的要求,设计了强偏置超磁致伸缩致动器。阐述了强偏置超磁致伸缩致动器的工作原理,基于其偏置特征分析了致动器适用的正弦波信号。根据磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型和线性系统理论建立了强偏置致动器的准... 为满足电控喷油器球阀开闭的要求,设计了强偏置超磁致伸缩致动器。阐述了强偏置超磁致伸缩致动器的工作原理,基于其偏置特征分析了致动器适用的正弦波信号。根据磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型和线性系统理论建立了强偏置致动器的准静态位移模型,计算了此模型致动器方波输入时位移幅值和电流幅值的关系,正弦波输入时位移-电流滞环曲线,幅值为3 A的方波电流输入时的致动器位移输出。设计了强偏置致动器的试验系统,通过同幅值反向的方波信号辨别输入方向,并进行了致动器的方波和正弦波测试。结果表明:模型计算得到的方波位移幅值特性以及谐波位移-电流滞环与试验结果吻合,由此验证了模型的准确性;强偏置致动器在3 A方波电流输入时位移超过30μm,响应时间约为10μs,超调量为零,具有较好的驱动性能。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 强偏置磁场 准静态位移模型 方波响应 正弦波响应 电控喷油器
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用于超精密隔振的稀土超磁致伸缩致动器设计 被引量：10
14
作者 梅德庆 浦军 陈子辰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期766-769,共4页
介绍了超精密隔振平台的结构和振动控制原理 ,设计了稀土超磁致伸缩致动器作为驱动装置 ,并阐明致动器的结构和工作原理 ;分析了致动器工作磁场的组成及线圈轴向磁场的分布情况 ;研究了致动器振动控制的频率特性。实验表明所设计的稀土... 介绍了超精密隔振平台的结构和振动控制原理 ,设计了稀土超磁致伸缩致动器作为驱动装置 ,并阐明致动器的结构和工作原理 ;分析了致动器工作磁场的组成及线圈轴向磁场的分布情况 ;研究了致动器振动控制的频率特性。实验表明所设计的稀土超磁致伸缩致动器具有良好的振动控制效果。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 线圈 轴向磁场 频率特性 稀土 隔振 驱动装置 超精密 原理 平台
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偏置磁场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析 被引量：7
15
作者 晋宏炎 鞠晓君 +2 位作者 辛涛 王美春 祝贞凤 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1862-1868,共7页
采用Terfenol-D棒作为超磁致伸缩致动器GMA(Giant Magnetostrictive Actuator)的主要材料,研制了有偏置磁场和无偏置磁场两种超磁致伸缩致动器,分析了具有分段式永磁偏置和无偏置致动器的结构及性能。基于安培定律、磁路基尔霍夫定律、... 采用Terfenol-D棒作为超磁致伸缩致动器GMA(Giant Magnetostrictive Actuator)的主要材料,研制了有偏置磁场和无偏置磁场两种超磁致伸缩致动器,分析了具有分段式永磁偏置和无偏置致动器的结构及性能。基于安培定律、磁路基尔霍夫定律、叠加原理对致动器的磁场进行理论分析。为进一步分析磁场分布,创建三维模型,利用有限元仿真软件对GMA内部磁场进行分析和比较,仿真结果表明:分段式永磁偏置结构致动器能够达到理想的偏置要求,无磁场偏置的致动器在电流作用下磁场分布更均匀。实验结果表明:超磁致伸缩致动器输出位移和力的大小分别与Terfenol-D棒长度、直径呈正相关,施加偏置磁场能够改善超磁致伸缩致动器的动静态输出特性,提高致动器静态输出位移和力的线性度,消除动态输出位移与输出力的倍频现象,提高其输出精度。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 偏置磁场 静态特性 动态特性
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喷油器用超磁致伸缩致动器设计方法和驱动波形研究 被引量：5
16
作者 薛光明 张培林 +3 位作者 何忠波 李冬伟 黄英捷 张磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期365-372,共8页
将超磁致伸缩材料的输出特点和喷油器的驱动需求相结合,设计并驱动适用于电控喷油器的超磁致伸缩致动器。针对常闭式电控喷油器仅需要单向和缩短位移的特点,结合超磁致伸缩材料在不同偏置磁场强度输出特性,提出了2种不同偏置磁场的致动... 将超磁致伸缩材料的输出特点和喷油器的驱动需求相结合,设计并驱动适用于电控喷油器的超磁致伸缩致动器。针对常闭式电控喷油器仅需要单向和缩短位移的特点,结合超磁致伸缩材料在不同偏置磁场强度输出特性,提出了2种不同偏置磁场的致动器结构并分析了各自适用的电流输入方向;借助实验系统测试了2种致动器的稳态位移和响应时间,并分析了二者输出性能。针对传统直流方波驱动时致动器响应过慢的问题,借鉴电磁铁大电压快速开启的方法,设计了喷油器用超磁致伸缩致动器的驱动波形,并测试了该设计波形对强偏置致动器的驱动性能。研究结果表明,采用所设计的驱动电压,可将超磁致伸缩致动器的响应时间由4 ms降至1 ms,极大地提升了致动器的瞬态响应速度,同时,超磁致伸缩致动器可输出12~33μm的连续稳态位移,提供了更多的驱动效果。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 喷油器 偏置磁场 驱动电压 性能
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超磁致伸缩致动器的等效电路研究及驱动波形设计 被引量：6
17
作者 薛光明 张培林 +2 位作者 何忠波 孙也尊 李冬伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期20-28,共9页
针对超磁致伸缩致动器由于大电感线圈的存在而使电流上升时间较长,以致于无法满足快速开启需求的问题,分析了致动器等效电路以计算精确的线圈电流,并设计了较为合理的驱动电压波形。从对致动器阻抗的描述精度出发考察3种等效电路,确定... 针对超磁致伸缩致动器由于大电感线圈的存在而使电流上升时间较长,以致于无法满足快速开启需求的问题,分析了致动器等效电路以计算精确的线圈电流,并设计了较为合理的驱动电压波形。从对致动器阻抗的描述精度出发考察3种等效电路,确定了带并联电阻的等效形式最为合理;分析计算了该种等效形式下方波电流输入时的电流表达式,得到不同频率下致动器电流瞬时响应,并通过实验测试了致动器阻抗以及电流瞬时值以验证等效电路的准确性。最后基于该等效电路,借鉴电磁阀的大电压开启方法,分析了合理的电压形式并提出了参数设计方案,计算结果表明,设计电压能在保证较小超调量的同时有效地降低电流调整时间。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 等效电路 阻抗 瞬态响应 驱动电压
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圆筒状超磁致伸缩致动器磁场研究与仿真 被引量：6
18
作者 范文涛 林明星 +1 位作者 鞠晓君 王庆东 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期5054-5060,共7页
为设计圆筒状超磁致伸缩致动器(GMA),采用基于磁路的方法对圆筒状超磁致伸缩材料(GMM)内的磁场强度进行计算,基于Maxwell软件建立了圆筒状GMA的3D模型并对磁路结构中各部件尺寸及GMA筒内构件的磁导率对磁场的影响进行了仿真研究。结果表... 为设计圆筒状超磁致伸缩致动器(GMA),采用基于磁路的方法对圆筒状超磁致伸缩材料(GMM)内的磁场强度进行计算,基于Maxwell软件建立了圆筒状GMA的3D模型并对磁路结构中各部件尺寸及GMA筒内构件的磁导率对磁场的影响进行了仿真研究。结果表明:在闭合的磁路结构中,对于给定的线圈匝数和激励电流,GMM筒中磁场强度大小受GMM筒轴向长度影响较大且为负相关。磁场均匀性方面,影响较大的是穿过圆筒状GMA构件的磁导率和导磁环轴向长度,二者均与磁场不均匀度正相关。 展开更多
关键词 圆筒状超磁致伸缩致动器 磁路设计 磁场 仿真
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超磁致伸缩致动器功率驱动器设计 被引量：5
19
作者 李永 林明星 +1 位作者 张承瑞 翟鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期22-26,共5页
针对超磁致伸缩致动器现有功率驱动器存在损耗大、发热大、效率低、功率小等不足,为满足超精密场合以及宽范围调整的要求,分析基于PWM逆变器设计的超磁致伸缩致动器功率驱动器的特性,提出采用模块化分层设计建模原理对各单元分别设计并... 针对超磁致伸缩致动器现有功率驱动器存在损耗大、发热大、效率低、功率小等不足,为满足超精密场合以及宽范围调整的要求,分析基于PWM逆变器设计的超磁致伸缩致动器功率驱动器的特性,提出采用模块化分层设计建模原理对各单元分别设计并建立模型的方案,在此基础上将各单元串联,设计超磁致伸缩致动器功率驱动器并建立其模型。通过仿真分析及实验,验证该驱动器设计方案的正确性,以及模型分析对超磁致伸缩致动器控制系统设计的指导作用。 展开更多
关键词 超磁致伸缩致动器 功率驱动器 PWM逆变器 滤波器 BODE图
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叠堆式超磁致伸缩致动器的模型预测滑模控制 被引量：4
20
作者 何忠波 荣策 +2 位作者 周景涛 薛光明 郑佳伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1680-1690,共11页
根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提... 根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提高偏置磁场的均匀性;然后,根据SGMA的结构特点,将其视为多自由度振动系统,建立了系统的位移输出模型;接着,在输出模型的基础上,结合模型预测控制与滑模控制策略,设计了模型预测滑模控制器;最后,进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明,模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中,系统稳定时间低于1.5ms,无超调和稳态误差;在正弦控制实验中,系统最大控制误差约为0.83μm,相对值约为6.9%,证明了控制策略的有效性。 展开更多
关键词 叠堆式超磁致伸缩致动器 多自由度输出模型 非线性 模型预测滑模控制器 实验验证
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