本文關(guān)鍵詞：伺服閥用超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)新型功能材料在電液伺服閥領(lǐng)域的應(yīng)用開展了相關(guān)研究，特別是以超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Material，簡(jiǎn)寫為GMM）為基礎(chǔ)的新型電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的研制與開發(fā)，為從根本上提高電液伺服閥流量、頻響等性能指標(biāo)開拓了思路、注入了活力。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及其電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的實(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)難題亟需突破，本文以超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器（Giant MagnetostrictiveActuator，簡(jiǎn)稱GMA）在電液伺服領(lǐng)域的應(yīng)用為背景，著重對(duì)GMA的磁滯非線性建模及其控制技術(shù)展開研究。 在GMA磁滯非線性建模技術(shù)方面，在詳細(xì)分析GMA結(jié)構(gòu)組成和工作原理的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Preisach和Prandtl-Ishlinskii磁滯理論分別對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)輸入信號(hào)下GMA輸出-輸入的滯回非線性行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，所建Preisach靜態(tài)磁滯模型較好地表征了GMA準(zhǔn)靜態(tài)輸入信號(hào)下的磁滯情況，為擴(kuò)大Preisach磁滯模型的應(yīng)用范圍，繼而提出一種新型雙曲正切動(dòng)態(tài)磁滯算子，其形狀參數(shù)為輸入變化率的雙曲正切函數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了GMA的動(dòng)態(tài)Preisach模型，，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成了模型參數(shù)辨識(shí)，結(jié)果表明在20～120Hz頻率的輸入電流下，該動(dòng)態(tài)Preisach模型的最大預(yù)測(cè)位移均方根誤差為1.62μm，最大絕對(duì)位移誤差為3.87μm�？紤]到后續(xù)GMA控制系統(tǒng)研究需求，為克服Preisach模型分布函數(shù)難以獲得，逆模型算法實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜等缺點(diǎn)，在Preisach模型基礎(chǔ)上擴(kuò)展建立Prandtl-Ishlinskii磁滯模型，并對(duì)該模型進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)研究，研究表明GMA的Prandtl-Ishlinskii磁滯模型能夠靈活地描述GMM器件的各種磁滯行為，且便于實(shí)現(xiàn)控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)應(yīng)用； 在GMA控制技術(shù)方面，研發(fā)了一套基于TMS320F2812DSP的控制系統(tǒng)，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、串行接口模塊、伺服放大器模塊等模塊，繼而在集成開發(fā)環(huán)境CCS3.3下完成控制系統(tǒng)相應(yīng)軟件的開發(fā)。最后搭建了GMA控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并利用Prandtl-Ishlinskii模型構(gòu)造的前饋補(bǔ)償器進(jìn)行前饋控制實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)可以有效地補(bǔ)償輸入信號(hào)頻率在10～100Hz變化范圍內(nèi)GMA的磁滯非線性，為超磁致伸縮材料及其電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的進(jìn)一步應(yīng)用提供了理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器 Preisach磁滯模型 Prandtl-Ishlinskii磁滯模型 控制技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP273;TH137
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 論文的研究背景14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 超磁致伸縮材料及其電-機(jī)轉(zhuǎn)換器磁滯模型的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 超磁致伸縮材料及其電-機(jī)轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 論文研究的研究意義21-22
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容22
• 1.5 論文研究的組織安排22-24
• 第二章 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的 Preisach 磁滯模型24-41
• 2.1 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理24-25
• 2.2 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài) Preisach 磁滯建模25-34
• 2.2.1 靜態(tài) Preisach 磁滯模型25-26
• 2.2.2 靜態(tài) Preisach 磁滯模型的離散表達(dá)26-27
• 2.2.3 靜態(tài) Preisach 磁滯模型的參數(shù)辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證27-34
• 2.3 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài) Preisach 磁滯建模34-39
• 2.3.1 國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)磁滯算子的研究35
• 2.3.2 雙曲正切函數(shù)動(dòng)態(tài)磁滯算子35-36
• 2.3.3 基于雙曲正切算子的動(dòng)態(tài) Preisach 磁滯模型36
• 2.3.4 GMA 動(dòng)態(tài) Preisach 磁滯模型參數(shù)的辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的 Prandtl-Ishlinskii 磁滯模型41-55
• 3.1 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 磁滯建模41-49
• 3.1.1 線性 Play 算子和線性 Stop 算子41-43
• 3.1.2 GMA 的靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型43-45
• 3.1.3 靜態(tài) Prandtl-Ishlinskii 磁滯模型的參數(shù)辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證45-49
• 3.2 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài) Prandtl-Ishlinskii 建模49-54
• 3.2.1 動(dòng)態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型49-51
• 3.2.2 GMA 的動(dòng)態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型仿真分析51-53
• 3.2.3 GMA 動(dòng)態(tài) Prandtl-Ishlinskii 模型參數(shù)的辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第四章 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)55-66
• 4.1 GMA 控制系統(tǒng)的方案55-56
• 4.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作原理55
• 4.1.2 基于 Prandtl-Ishlinskii 前饋補(bǔ)償?shù)目刂品椒?/span>55-56
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)56-61
• 4.2.1 DSP 控制板的設(shè)計(jì)56-60
• 4.2.2 伺服放大器的設(shè)計(jì)60-61
• 4.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)61-65
• 4.3.1 軟件編程環(huán)境61-62
• 4.3.2 系統(tǒng)主程序62
• 4.3.3 數(shù)據(jù)采集與輸出子程序62-63
• 4.3.4 磁滯補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究66-75
• 5.1 GMA 控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)66
• 5.2 GMA 控制系統(tǒng)的調(diào)試66-69
• 5.2.1 控制板的 D/A 模塊調(diào)試67-68
• 5.2.2 控制板的 A/D 模塊調(diào)試68-69
• 5.3 GMA 控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究69-74
• 5.3.1 控制系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)輸出特性69-73
• 5.3.2 控制系統(tǒng)的前饋控制實(shí)驗(yàn)73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 論文研究總結(jié)75-76
• 6.2 論文研究展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：伺服閥用超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：376932