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(duì)精密驅(qū)動(dòng)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(lái)提高精密驅(qū)動(dòng)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(dòng)元件的一類(lèi)微位移執(zhí)行器,具有輸出位移和輸出力大、響應(yīng)速度快等突出優(yōu)點(diǎn),已在超精密加工、流體控制機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)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(jī)理,然后詳細(xì)研究了超磁致伸縮材料的一些基本特性,接

2、著對(duì)超磁致伸縮執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖以及工作原理進(jìn)行了深入分析,并對(duì)超磁致伸縮執(zhí)行器裝置中的重要機(jī)械尺寸進(jìn)行了計(jì)算,得出了一系列相關(guān)重要參數(shù)。然后在此基礎(chǔ)上,根據(jù)電磁學(xué)知識(shí)對(duì)超磁致伸縮執(zhí)行器裝置中的磁路進(jìn)行了研究,確定了超磁致伸縮執(zhí)行器中的偏置磁場(chǎng)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(shí)所需要的預(yù)應(yīng)力的值,同時(shí)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(xué)模型。
　　接下來(lái)根據(jù)超磁致伸縮執(zhí)行器的控制對(duì)象特點(diǎn),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(yīng)用到本控制系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了其數(shù)字化以及程序化,為閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　根據(jù)自動(dòng)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(jī)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(cè)變送通道、模擬量輸入通道、單片機(jī)控制單元、模擬量輸出通道等重要組成部分;設(shè)計(jì)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、