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《超磁致伸縮執(zhí)行器磁滯建模與控制技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要超磁致伸縮執(zhí)行器是以新型功能材料——超磁致伸縮材料作為致動(dòng)元件的一類微位移執(zhí)行器，具有輸出位移和力大、響應(yīng)速度快、溫度范圍寬、低壓可操作等突出優(yōu)點(diǎn)，已在精密、超精密加工、流體控制機(jī)械、微調(diào)節(jié)與微補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、微機(jī)電系統(tǒng)以及納米技術(shù)等領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而超磁致伸縮材料是鐵磁性材料，由于該材料自身以及組成驅(qū)動(dòng)磁路的其它元件存在較強(qiáng)的磁滯特性，導(dǎo)致執(zhí)行器輸出位移存在著滯回性強(qiáng)、重復(fù)性差、非線性嚴(yán)重等缺點(diǎn)，嚴(yán)重限制了執(zhí)行器的定位精度，影響了該材料及其執(zhí)行器更廣泛的應(yīng)用。論文在深入研究了國內(nèi)外關(guān)于超磁致伸縮材料及其執(zhí)行器的建模理論與
2、控制方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)超磁致伸縮執(zhí)行器的磁滯非線性，應(yīng)用Priesach理論建立了執(zhí)行器的磁滯模型，根據(jù)該模型推導(dǎo)出了執(zhí)行器的逆磁滯模型，設(shè)計(jì)了前饋控制器對(duì)磁滯非線性進(jìn)行補(bǔ)償。在前饋控制的基礎(chǔ)上，論文提出了利用執(zhí)行器的實(shí)際輸出與指令輸入之間的偏差信號(hào)的大小來設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器和自適應(yīng)算法，充分利用前饋“及時(shí)”和反饋“消除偏差”的優(yōu)點(diǎn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整控制器的參數(shù)，進(jìn)一步提高執(zhí)行器的控制精度。建立了以單片機(jī)為核心的執(zhí)行器閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電源的研制、傳感變送器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、單片機(jī)控制單元、模擬量輸入輸出通道的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)監(jiān)控、驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)
3、與編程實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上對(duì)執(zhí)行器的前饋和反饋兩種控制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)測(cè)了執(zhí)行器在不同幅值下的階躍響應(yīng)曲線、執(zhí)行器的軌跡跟蹤曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文建立的執(zhí)行器的磁滯模型能夠準(zhǔn)確的描述執(zhí)行器的磁滯非線性，根據(jù)此模型設(shè)計(jì)的兩種控制方案大幅度的補(bǔ)償了執(zhí)行器的磁滯非線性，提高了執(zhí)行器的控制精度。最后，在對(duì)論文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)該領(lǐng)域的研究方向以及進(jìn)一步的工作提出了建議。關(guān)鍵詞：超磁致伸縮執(zhí)行器：磁滯非線性；Preisach理論；磁滯模型：前饋控制；自適應(yīng)控制ABSTRACTGiantMagnetostrictiveActua
4、tor(GMA)iSakindofmicro-displacementactuatorwhoseactuationcomponentiSanovelfunctionalmaterial-GiantMagnetostrictiveMaterial(GMM)．Withtheadvantagesoflargedisplacement，highforce，rapidresponse，widerangeoftemperaturesandlowvoltageoperation，itisappliedinpreciseandultra-preci
5、semachining，liquidcontrolmechanics，micro—adjustingandcompensationmechanics，MEMS，nano-technologies．etc．However,GMMiSferromagneticmaterial．Thei血erenthysteresisinsuchmaterialandothercomponentsofthedrivingmagneticcircuit1cadstostronghysteresis，poorrepeatability,andsevereno
6、nlinearityinGMA'sdisplacement，whichrestrictthepositioningprecisionofGMAandhamperitswiderapplicationsinmanyfields．BasedondeepstudiesofthemodelingandcongoltechnologiesofGMA'shysteresisnonlinearity,anovelhysteresismodelofGMAisputforwardaccordingtoPreisachtheory．Theinverse
7、modelofGMAiSdeducedandafeed—forwardcontrolleriSdesignedtocompensatethehysteresisnonlinearity．Onthebasisoffeed—forwardcontrol，anadaptivecontrolleranditsalgorithmsarealsodesigned，accordingtothedeviationsignalofsetvalueandrealoutputofGMA，totakefulladvantagesoffeed—forward
8、andfeedbackcontrolandtOmakeGMAmoreprecise．Theclose—loopcontrolsystemofGMAisdesignedandimplemented，includingtheconstan
