超磁致微位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，超精密加工技術(shù)的要求越來(lái)越高，這也增加了對(duì)微位移驅(qū)動(dòng)和定位技術(shù)發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的微位移驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)材料多采用熱膨脹元件和壓電陶瓷，由于在這類(lèi)材料中普遍存在伸縮應(yīng)變量小、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易老化等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了驅(qū)動(dòng)器工作范圍的擴(kuò)大和控制精度的提高。超磁致伸縮材料（Tb0.27Dy0.73Fe1.93）是一種新型的功能材料，磁致伸縮應(yīng)變大、響應(yīng)速度快、能量密度高等是該類(lèi)材料的顯著特點(diǎn)，因其優(yōu)異的性能、被廣泛應(yīng)用于納

2、米驅(qū)動(dòng)器和傳感器等領(lǐng)域。本文根據(jù)其工作特性設(shè)計(jì)了一種基于超磁致伸縮材料的微位移驅(qū)動(dòng)器，主要研究?jī)?nèi)容包括：建立閉環(huán)控制系統(tǒng)、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、恒流源驅(qū)動(dòng)電路、溫控系統(tǒng)和磁場(chǎng)感知系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　在超磁致伸縮微位移驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用磁性材料將超磁致伸縮棒上下及四周構(gòu)成閉合磁路，這樣不僅提高了超磁致伸縮棒內(nèi)磁場(chǎng)的均勻性，并且減少漏磁。對(duì)于驅(qū)動(dòng)形式，本文采用了恒流源驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)了高穩(wěn)定度的壓控連續(xù)可調(diào)型雙向恒流源作為

3、驅(qū)動(dòng)器的輸入來(lái)提供驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)。而在驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本文根據(jù)麥克斯韋（Maxwell）方程組和電磁場(chǎng)的基本原理，采用有限元軟件ANSYS對(duì)磁場(chǎng)分布進(jìn)行了分析仿真，驗(yàn)證了磁場(chǎng)分布的均勻性，確定了驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式。
　　同時(shí)，本系統(tǒng)采用基于磁感應(yīng)強(qiáng)度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于DSP微處理器的高精度控制電路，采用霍爾傳感器對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)行閉環(huán)控制，以通過(guò)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出位移的控制，此外，本文還設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)和反