超磁致伸縮執(zhí)行器的磁滯非線性數(shù)學模型與應用特性研究.pdf

1、隨著新型功能材料的發(fā)展，出現(xiàn)了具有輸出力大、能量密度高、分辨精度高及響應速度快等優(yōu)點的新型執(zhí)行器，如基于超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Material,GMM）的執(zhí)行器。然而就現(xiàn)階段而言，由于GMM內(nèi)部復雜的本征非線性與磁滯特性，使得GMM及以GMM為核心材料的執(zhí)行器在實際應用中存在輸出位移或力滯回性強、非線性嚴重、定位精度不高等一些關鍵技術難題亟需解決。本文以超磁致伸縮執(zhí)行器（Giant Magneto

2、strictive Actuator,GMA）在電液伺服領域的應用為背景，著重對GMA的磁滯非線性建模及其控制技術展開研究。
　　本文的主要研究工作可分為以下六部分：
　　第一章提出了課題研究背景和意義，總結了GMA磁滯模型及模型參數(shù)辨識的現(xiàn)狀及發(fā)展，介紹了GMA控制技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并簡要概括了課題的研究內(nèi)容和全文的組織結構；
　　第二章介紹了GMM的應用特性及其執(zhí)行器的結構和工作原理，并針對GMA的試驗結果，分析

3、了其在不同的激勵電流、預應力、磁感應強度下執(zhí)行器輸出位移滯回曲線的變化情況。
　　第三章建立了傳統(tǒng)的PI模型與逆模型，通過理論與仿真分析了模型應用的局限性并基于此建立了改進的PI模型與逆模型，但該模型在改變GMA預壓力的情況下并不能很好的預測磁滯曲線，因此又建立了基于改進的PI模型的應力相關磁滯非線性模型。以上模型都是GMA在準靜態(tài)下所建立的，對于其在動態(tài)條件下，又建立了一種率相關的PI動態(tài)模型，通過實驗驗證了模型的正確性和可預測

4、性。
　　第四章建立了基于J-A磁滯模型的超磁致伸縮執(zhí)行器位移磁致非線性模型，并通過改進的模擬退火算法和改進的廣義粒子群算法對模型參數(shù)進行了辨識優(yōu)化，并通過實驗驗證了辨識參數(shù)的準確性。
　　第五章完成對超磁致伸縮執(zhí)行器的控制系統(tǒng)的實驗調(diào)試，調(diào)試合格基礎上，對系統(tǒng)進行比例迭代控制和基于PI逆模型的前饋控制研究試驗，試驗結果表明在輸入頻率低于60Hz下該控制算法可以有效的補償GMA的滯回曲線。
　　第六章對全文的研究工作與