超磁致微位移驅(qū)動系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，超精密加工技術(shù)的要求越來越高，這也增加了對微位移驅(qū)動和定位技術(shù)發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的微位移驅(qū)動器的驅(qū)動材料多采用熱膨脹元件和壓電陶瓷，由于在這類材料中普遍存在伸縮應(yīng)變量小、反應(yīng)時間長、驅(qū)動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易老化等問題，嚴(yán)重影響了驅(qū)動器工作范圍的擴(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)動器和傳感器等領(lǐng)域。本文根據(jù)其工作特性設(shè)計了一種基于超磁致伸縮材料的微位移驅(qū)動器，主要研究內(nèi)容包括：建立閉環(huán)控制系統(tǒng)、設(shè)計驅(qū)動磁場結(jié)構(gòu)、恒流源驅(qū)動電路、溫控系統(tǒng)和磁場感知系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能的實驗測試。
　　在超磁致伸縮微位移驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，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)磁場的均勻性，并且減少漏磁。對于驅(qū)動形式，本文采用了恒流源驅(qū)動，設(shè)計了高穩(wěn)定度的壓控連續(xù)可調(diào)型雙向恒流源作為

3、驅(qū)動器的輸入來提供驅(qū)動磁場。而在驅(qū)動磁場結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，本文根據(jù)麥克斯韋（Maxwell）方程組和電磁場的基本原理，采用有限元軟件ANSYS對磁場分布進(jìn)行了分析仿真，驗證了磁場分布的均勻性，確定了驅(qū)動磁場結(jié)構(gòu)形式。
　　同時，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)計了基于DSP微處理器的高精度控制電路，采用霍爾傳感器對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)行閉環(huán)控制，以通過對磁感應(yīng)強(qiáng)度的監(jiān)測來實現(xiàn)對輸出位移的控制，此外，本文還設(shè)計了溫度檢測和反