超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析  被引量:9

Research on Displacement-sensing Model and Hysteresis Loop of Giant Magnetostrictive Actuator

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作  者:李跃松[1] 朱玉川[1,2] 吴洪涛[1] 牛世勇[3] 田一松[3] 

机构地区:[1]南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,南京210016 [2]浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州310027 [3]西安飞行自动控制研究所,西安710065

出  处:《机械工程学报》2012年第4期169-174,共6页Journal of Mechanical Engineering

基  金:国家自然科学基金(50805080;51175243);航空科学基金(20110752006);流体动力与机电系统国家重点实验室2011年度开放基金(GZKF-201116);江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXZZ11_0196)资助项目

摘  要:超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。Because the effect of hysteresis and eddy loss,the displacement's hysteresis loop of giant magnetostrictive actuator with fast response and high reliability is serious.An accurate dynamic model is needed to compensate for hysteresis loop or used for decreasing hysteresis loop by structural optimization.By real time measuring the induced voltage of coil winded on giant magnetostrictive material rod and establishing the equations between the induced voltage and displacement of giant magnetostrictive actuator,a dynamic model which reflects magnetization of giant magnetostrictive rod is presented.And the relationship between the displacement's hysteresis loop of giant magnetostrictive actuator and its structural parameters is derived.The comparison results of simulation and experiments show the error of peak-to-peak value of displacement is less than 5.8%,when the driving frequency is less than 300 Hz;the conclusion that the displacement's hysteresis loop can be decreased by increasing preload spring's stiffness by simulating the relationship between the displacement's hysteresis loop of giant magnetostrictive actuator and its structural parameters.

关 键 词:超磁致伸缩电—机转换器 位移感知模型 滞环 涡流损耗 

分 类 号:TH137[机械工程—机械制造及自动化]

 

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