超磁致伸缩执行器的三维非线性动态有限元模型

超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态有限元模型,考虑了超磁致伸缩执行器Terfenol D棒质量、预压应力、偏置磁场、磁滞和涡流损失.使用Jile-Autherton磁化模型计算磁滞损失,在商业有限元软件FEMLAB中实现了有限元模型.模型仿真结果和实验结果相一致,验证了所建立模型的正确性.     

基于遗传算法的超磁致伸缩执行器优化

提出了超磁致伸缩执行器(GMA)优化设计模型,并应用多目标遗传算法对超磁致伸缩执行器进行优化设计.模型优化目标包括：减少执行器导磁回路磁阻使Terfenol D棒上磁场强度高;空心线圈产生的磁场强度高;Terfenol D棒上磁场均匀;线圈的效率系数大和线圈与Terfenol D棒间气隙小.优化变量包括：Terfenol D棒的尺寸、执行器导磁回路结构尺寸、导磁回路材料的磁导率和线圈结构.根据设计要求选取变量范围,利用非支配排序遗传算法(NSGA)在整个参数空间内搜索,得到执行器的主要参数,应用有限元软件ANSYS分析验证了该结构设计的合理性,并试制了执行器.     

超磁致功能器件的应用现状和发展研究

介绍了超磁致伸缩材料的基本特性,综述了超磁致功能器件的种类和应用领域,论述了超磁致功能驱动器和传感器的工作原理和应用,并对超磁致伸缩功能器件的未来发展进行了研究.     

Fe-Ga波导丝的磁致伸缩位移传感器结构设计

为减小剩磁和驱动脉冲电流对磁致伸缩位移传感器检测信号的影响,进而提高传感器的测量精度,对FeGa磁致伸缩位移传感器的结构进行设计,提出了一种移动线圈式结构的磁致伸缩位移传感器,此时永磁体固定在波导丝头部,位置线圈在波导丝上移动起到位移改变的作用。制作了新结构的传感器样机,实验结果表明:与传统结构相比,结构改进后检测信号的信噪比由13.4 d B提高至25.2 d B,检测电压幅值由52 m V提高至80 m V,且能实现回波速度校正。移动线圈式磁致伸缩位移传感器能有效改善传感器的线性度、重复性和迟滞性。     

超磁致伸缩驱动器设计方法的研究

在分析超磁致伸缩材料(GMM)工作特性、超磁致伸缩驱动器(GMA)基本结构与工作原理的基础上,给出了机电磁设计参数的确定准则和数学模型,提出了超磁致伸缩驱动器的一般设计理论与方法.在该方法指导下设计实现的超磁致伸缩驱动器最大输出位移达36 μm,定位精度为0.1 μm,性能达到设计要求.试验结果验证了该方法的可操作性和有效性.     

超磁致伸缩致动器的数学模型和控制技术

采用超磁致伸缩材料Terfenol-D可以研制出推进力大、量程大、纳米级分辨率的超磁致伸缩致动器,在超精密加工、精密定位、机器人以及微型机电系统等领域有着广阔的应用前景.本文对超磁致伸缩材料的磁化机理、超磁致伸缩致动器的非线性模型、控制技术及精密位移控制系统作了较为详细的评述,并指出了超磁致伸缩致动器的模型与控制技术的发展趋势.     

高性能粘结超磁致伸缩复合材料的制备与性能表征

采用自行设计的简易压缩成型装置,以粉末粘结工艺,制备环氧树脂粘结超磁致伸缩材料.对设计制造的成型模具及粘结超磁致伸缩材料的制备工艺及性能进行研究.采用扫描电子显微镜(SEM)、排水测密度法、动态阻抗分析仪、电子万能试验机以及电阻应变片技术,表征粘结超磁致伸缩材料的显微组织结构、密度、高频响应、力学性能、磁致伸缩及压应力特性.结果表明,所制备的粘结超磁致伸缩材料,组织均匀致密,气孔率低,性能重复性好,在420 MPa的高压成型过程中无漏料现象发生,特别是材料的致伸缩性能高,无预压应力情况下其饱和磁致伸缩系数达820×10-6,在1 MPa压应力下其饱和磁致伸缩系数高达1006×10-6,同时该材料具有较高的截止使用频率.该制备方法具有成本低、成型设备及工艺简单、容易操作及产品性能高等优点,适合于工业生产.对复合材料性能改进的机理进行了阐述.     

基于超磁致伸缩效应的光纤电流传感器

基于超磁致伸缩效应的光纤电流传感器是目前研究的热点,在进行理论分析的基础上搭建了以光纤布拉格光栅和超磁致伸缩材料为传感头的电流传感系统,并将实验所得的结果与理论分析的结果进行了比较,得出了可能导致误差出现的原因.     

旋转式超磁致伸缩马达最新研究进展

综述了两种旋转式超磁致伸缩马达的工作原理，针对马达中存在的摩擦问题，介绍了日本研究者设计的压电摆线马达的思想，并由此提出超磁致伸缩摆线马达的概念，即利用超磁致伸缩材料在激励磁场作用下产生的伸缩力来推动摆线减速机构旋转输出。     

GMM的发展现状及其在精密致动器件中的应用

超磁致伸缩材料的制备及其应用开发已成为当前机电工程领域中的研究热点.本文回顾了超磁致伸缩材料的发展,全面分析了超磁致伸缩材料的特点,系统地介绍了国内外超磁致伸缩材料在精密致动领域的应用及其开发情况,并对该材料未来的发展及应用领域作了展望.     

永磁同步电机转子位置的无传感器自检测

介绍了一种基于电机空间凸极追踪的转子位置无传感器自检测的方法.该方法采用高频电压载波注入方式形成高频电流矢量,其负序分量包含了转子空间位置信息.通过采用外差法的转子位置跟踪观测器完成了转子位置信息的提取,实现无机械位置传感器的电机转子位置的检测.对空间凸极追踪的转子位置检测原理、转子位置跟踪观测器的结构以及内插式永磁同步电机转子位置检测过程的仿真研究进行了详细介绍,仿真结果验证了该方法正确和可行的     

磁控形状记忆合金自感知执行器初探

基于磁控形状记忆合金(MSMA)具有双向可逆性,本文提出分时控制的MSMA自感知执行器原理模型.介绍两种不同控制策略的MSMA直线执行器特点及性能;根据MSMA逆特性体现出的物理量变化,提出制作不同类型传感器方案;对影响MSMA逆特性的导磁率进行分析;阐述MSMA自感知执行器的关键技术及解决方法..     

大跨空间结构减震控制装置设计与试验研究

基于大跨空间结构振动主动控制方法,以超磁致伸缩材料为核心元件,充分利用其输出力大、响应速度快、可靠性高、驱动电压低等优良磁控特性设计出一种将电磁能转化为机械能的减震控制装置—超磁致伸缩作动器,分析了其工作原理和设计方法,然后对其进行力和位移输出性能测试.结果表明,该作动器磁路结构良好,磁机转换效率较高,在驱动电流作用下可输出较大的力和位移,其与驱动电流基本呈线性关系且对电流的变化非常敏感,为这种作动器在大跨空间结构中的应用打下了良好的基础.     

Active vibration control of multibody system with quick startup and brake based on active damping

1 INTRODUCTIONIn micro-electronics manufacture , a lot ofequipment must move fromone position to an oth-er position,then stop and perform a task. Afterthat they will start at another position.Fromstar-tup to brake , if the vibration of system is toogreat ,the vibration range may exceedthe precisionof fixed position.In recent years , many scholars[1 10]have re-searched suppression of vibration by utilizing pie-zoelectric structure . Kaji wara et al[2]studied ac-tive control of the vibratio…     

稀土超磁致伸缩微致动器设计与实验

作为微制造平台主动隔振系统微致动器核心部件,超磁致伸缩微致动器的工作性能将直接影响整个系统的控制精度.选择Terfenol-D作为微致动器主要材料,设计了一种新型超磁致伸缩微致动器.电磁结构设计中,采用电磁场解析计算进行初步设计,进而采用有限元法对致动器的结构和线圈参数进行进一步的分析与优化.静态特性实验结果表明,该微致动器具有较大的静态位移输出、力输出及较小的位移滞回.     

超磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩特性曲面拟合

介绍了超磁致伸缩材料的伸缩现象并针对试验中涉及到的稀土磁致伸缩材料的动态特性,采用乘积型最小二乘法拟合出二元曲面S(H,P)的函数式并计算出它的动态磁致伸缩量.为进一步设计磁致伸缩致动器提供初步的数据.     

控制阀的流量自感知及其在外泄漏自感知中应用

控制阀的外泄漏会造成物料损失,污染环境,甚至还会造成严重事故。利用控制阀外部的传感器来测外泄漏的传统方法低效,属于事后检测,使外泄漏事故得不到及时处理。为了实现控制阀外泄漏的快速自动检测,本文提出一种便于在工业现场实施的基于控制阀流量自感知的外泄漏检测方法。根据被控流体压力、控制阀开度等数据,建立控制阀的流量自感知模型,使控制阀具有流量自感知的能力。如果没有外泄漏,则由控制阀入口流进的流体质量和由出口流出的流体质量相等。如果控制阀发生外泄漏,则由控制阀入口流进的流体质量和由控制阀出口流出的流体质量不等,同时由于控制阀出口的流体质量减小,导致控制阀出口的压力等参数发生变化。为了恢复刚才泄漏前的稳态,闭环控制器向控制阀驱动器发出调节指令,增大阀门的开度,增加控制阀入口流量,以抵消外泄漏造成的影响。在相同的开度增量条件下,外泄漏引起的流量增量与正常操作所引起的不同。在实施控制阀的泄漏自感之前,根据平时正常的工况,预先确定各开度条件下的质量流量的名义最大值。根据流量自感知模型的质量流变化率和名义最大值,阀门控制器内嵌的泄漏诊断程序可实现外泄漏的自诊断,并发出外泄漏故障信号。此外,带流量自感知模型的控制阀,能当流量计用,可省掉管路中的流量测量设备。研究结果证明了所提出的外泄漏自感知方法的有效性。     

磁致伸缩作动器连续模型辨识

提出了一种采样数据中存在高频有色噪声的连续模型辨识方法,并将其应用到磁致伸缩作动器的连续模型辨识中。该方法通过引入积分运算,将连续时间系统的微分方程转换为积分方程,从而使噪声的影响可以忽略,直接利用传统的最小二乘法估计出连续时间模型。仿真实例验证了该方法的有效性和可行性,辨识的磁致伸缩作动器具有较高的可信度。     

Research on an inertial piezoelectric actuator for a micro in-pipe robot

In general, a micro robot system includes a microactuator, micro sensor, energy supply, and control sys-tem. At present, the research on a micro actuator inChina is basal in a laboratory phase, which lacks astrict analysis in theory. Hence, it should first besolved for the design on a micro actuator or micro robotthat the drive principiumof micro actuator is researchedand the dynamical equation is established. In this pa-per, a newkind of inertial piezoelectric actuator is pro-posed. The driv…