超磁致伸縮執(zhí)行器的磁滯非線性數(shù)學(xué)模型與應(yīng)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(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)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(fù)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(shí)際應(yīng)用中存在輸出位移或力滯回性強(qiáng)、非線性嚴(yán)重、定位精度不高等一些關(guān)鍵技術(shù)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(lǐng)域的應(yīng)用為背景，著重對GMA的磁滯非線性建模及其控制技術(shù)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(jié)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(shù)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(jié)構(gòu)；
　　第二章介紹了GMM的應(yīng)用特性及其執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并針對GMA的試驗(yàn)結(jié)果，分析

3、了其在不同的激勵(lì)電流、預(yù)應(yīng)力、磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)用的局限性并基于此建立了改進(jìn)的PI模型與逆模型，但該模型在改變GMA預(yù)壓力的情況下并不能很好的預(yù)測磁滯曲線，因此又建立了基于改進(jìn)的PI模型的應(yīng)力相關(guān)磁滯非線性模型。以上模型都是GMA在準(zhǔn)靜態(tài)下所建立的，對于其在動(dòng)態(tài)條件下，又建立了一種率相關(guān)的PI動(dòng)態(tài)模型，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性和可預(yù)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(jìn)的模擬退火算法和改進(jìn)的廣義粒子群算法對模型參數(shù)進(jìn)行了辨識優(yōu)化，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了辨識參數(shù)的準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)調(diào)試，調(diào)試合格基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行比例迭代控制和基于PI逆模型的前饋控制研究試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在輸入頻率低于60Hz下該控制算法可以有效的補(bǔ)償GMA的滯回曲線。
　　第六章對全文的研究工作與