超磁致伸縮執(zhí)行器控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著微納米技術(shù)的發(fā)展,人們對精密驅(qū)動及控制技術(shù)提出了更高的要求,并不斷地采用新型功能材料和新型工作原理來提高精密驅(qū)動及其控制技術(shù)的水平。超磁致伸縮執(zhí)行器是以新型功能材料—超磁致伸縮材料作為致動元件的一類微位移執(zhí)行器,具有輸出位移和輸出力大、響應速度快等突出優(yōu)點,已在超精密加工、流體控制機械等領域獲得了廣泛的應用,顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文首先分析了一下超磁致伸縮現(xiàn)象以及產(chǎn)生機理,然后詳細研究了超磁致伸縮材料的一些基本特性,接

2、著對超磁致伸縮執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)簡圖以及工作原理進行了深入分析,并對超磁致伸縮執(zhí)行器裝置中的重要機械尺寸進行了計算,得出了一系列相關重要參數(shù)。然后在此基礎上,根據(jù)電磁學知識對超磁致伸縮執(zhí)行器裝置中的磁路進行了研究,確定了超磁致伸縮執(zhí)行器中的偏置磁場的大小和永久磁鐵的選型以及超磁致伸縮執(zhí)行器在正常工作時所需要的預應力的值,同時建立起了反映超磁致伸縮執(zhí)行器的磁滯和渦流損失的數(shù)學模型。
　　接下來根據(jù)超磁致伸縮執(zhí)行器的控制對象特點,提出了基于

3、位移閉環(huán)的控制方案。然后結(jié)合本系統(tǒng),將積分分離PID算法應用到本控制系統(tǒng)中,實現(xiàn)了其數(shù)字化以及程序化,為閉環(huán)控制的實現(xiàn)奠定了基礎。
　　根據(jù)自動控制原理,結(jié)合超磁致伸縮材料的磁滯特性,本文建立了以高性能單片機為核心的超磁致伸縮執(zhí)行器微位移閉環(huán)控制系統(tǒng);分析和構(gòu)建了構(gòu)成系統(tǒng)所必需的微位移檢測變送通道、模擬量輸入通道、單片機控制單元、模擬量輸出通道等重要組成部分;設計了控制系統(tǒng)的硬件電路部分,主要包括 A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、