【摘 要】
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超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)是一种新型器件,具有输出位移大、响应速度快、低压可操作等众多优点,在超精密加工、流体机械、声纳系统、振动控制等
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超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)是一种新型器件,具有输出位移大、响应速度快、低压可操作等众多优点,在超精密加工、流体机械、声纳系统、振动控制等领域有着广阔的应用空间。然而由于超磁致伸缩材料本身以及致动器的本身结构存在着较强的磁滞特性,使致动器输出位移存在着磁滞性强、非线性严重等缺点,大大限制了致动器在各领域的应用。针对这些问题,本文以直动型超磁致伸缩致动器为对象,分别就致动器的结构、输出位移的控制技术和致动器的动静态实验进行了研究,从而减弱致动器自身存在的非线性严重等缺点。
首先,本文介绍了超磁致伸缩致动器及其应用,对致动器的控制技术作了概述并阐述了诸多控制技术自身存在的问题,在此基础上陈述了本课题的选题意义和研究内容。
其次,通过对超磁致伸缩材料和致动器自身结构的分析,完成了超磁致伸缩致动器的模型构建。根据致动器的各项参数,推导了系统的传递函数,对致动器控制系统进行了建模,并进一步PID和模糊自适应PID 进行了仿真。仿真结果表明,模糊自适应PID的控制性能明显比传统PID 控制要好,主要表现在超调量,响应速度更快。
在此基础上,本文对致动器控制系统进行了软硬件设计。设计了基于TMS320F2812的硬件系统,包括A/D 转换电路、D/A 转换电路、接口电路等,在CCS 开发环境上对系统软件进行了设计。
最后,介绍了致动器的静动态实验,并对前馈加反馈的PID 控制方法进行了探究与仿真。实验结果表明,控制系统工作稳定,易于控制,提高了致动器的控制精度,改善了致动器的磁滞非线性。
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