GMM高速开关阀用液压放大器建模与实验

针对超磁致伸缩直驱式高速开关阀阀芯位移小的问题,设计了一种活塞-薄片式的液压放大器,利用"钱氏法"和"S.Way解"建立了薄片大挠度变形模型;考虑油液有效体积弹性模量的影响,建立了液压放大器位移的输入-输出模型。仿真与实验结果表明,当液压放大器输入位移为0～51.1μm时,输出位移为0～470μm,放大倍数大于9倍,频响在150 Hz左右。     

采用硅钢片导磁框的高速磁致伸缩致动器

高频涡流损耗限制了磁致伸缩致动器的输出速度。该文提出了一种采用硅钢片导磁框的高速磁致伸缩致动器。与整块硅钢结构的导磁框相比,分区绝缘的硅钢片可降低等效电导率,减小导磁元件中的涡流。该设计提高了磁致伸缩棒中的磁场强度,使致动器在高频磁场激励下也能输出较大振幅。在有效值为35 A@2 kHz的正弦波励磁电流下,采用叠片结构导磁框的磁致伸缩致动器输出振幅11.1 μm@4 kHz的振动,比采用整体结构导磁框的致动器输出速度提升了44.2%。这说明将磁路元件分区绝缘有利于提升磁致伸缩致动器的输出速度。     

用于微振动控制的超磁致伸缩驱动器的研究

文章介绍了允动器在振动主动控制系统中的作用，叙述了超磁致伸缩驱动器的设计计算过程和结构组成，给出了超磁致伸缩驱动器的位移输出特性曲线。     

超磁致伸缩微位移驱动器的研究

新型超磁致伸缩材料ＴｂＤｙＦｅ具有输出力大、位移分辨力高及位移范围大等特点,将其应用于微位移驱动器中,将极大提高驱动器的性能指标,从而推动超精加工技术的发展。文中介绍了应用超磁伸缩材料研制的驱动器的结构及性能,并建立磁－机械耦合西式,以利于超磁致伸缩器件的研究及设计。     

超磁致伸缩微移动机器人

日本名古屋大学教授福田敏男和新井史人等开展了超磁致伸缩元件的研究工作,他们利用稀土类磁性材料的磁致伸缩特性,在室温下获得形变量大10~(-3)量级的结果.如果改变磁场,磁体就会产生形变的磁性材料称之为磁致伸缩材料,虽然磁致伸缩元件形变位移量很小,但是,由于外部的交流产生磁场变化,因此可用非接触方式使元件产生形变位移动,具有不用导线来作驱动的工作特点,磁致伸缩效应较大的超磁致伸缩元件产生形变位移,过去开发试制若干管内移动机器人可用于管内检查、修理工作,但是,为了使致动器驱动,电源供电缆处理成为问题,而超磁致伸缩驱动器不需要电缆,其形状适宜可做     

超磁致伸缩伺服阀用伺服放大器的设计及分析

为驱动超磁致伸缩伺服阀,结合超磁致伸缩执行器驱动电源与伺服阀用伺服放大器的性能要求设计了超磁致伸缩伺服阀用伺服放大器,并建立了其电路模型,仿真分析了功率运算放大器的开环增益对其输出性能的影响.仿真结果表明,在功率运算放大器开环增益大于80 dB时,电路特性可满足设计要求.在驱动负载为额定值时,测试结果表明,样机的输出电流线性度为3％;输出电流2A时,其阶跃响应的调节时间小于0.5 ms,幅频宽可达2 kHz;在驱动频率小于1 kHz时,输出电流失真小且无相位滞后.     

基于GMM的活塞异形销孔加工原理研究

针对现有加工方法难以实现非圆曲面形活塞异形销孔加工的现状,提出了一种基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工机构,通过理论分析建立了伺服刀杆机构进刀数学模型、超磁致伸缩材料控制模型及磁场控制数学模型,并在此基础上进行了部分试验,取得了较好的效果,为非圆曲面形活塞异形销孔的高速精密加工,提供了一条新途径。     

磁致伸缩作动器结构优化设计

根据电磁学原理,在对磁致伸缩作动器内部磁路分析的基础上,推导出了作动器输出位移与Terfenol-D棒及上下端盖的尺寸之间的关系,并以此为根据对作动器结构进行优化设计,以使其在充分发挥Terfenol-D棒性能的前提下结构更加紧凑.由于Terfenol-D棒和上下端盖、作动器内壁组成了闭合磁路,使螺线管端部的磁场分布情况得到了明显改善,同时考虑到温升对作动器输出位移的影响,采用热膨胀抵消补偿法降低了温度对作动器输出位移的影响,从而最大限度地消除了作动器输出非线性.另外,为了消除作动器中磁场对周围器件的干扰,对作动器采取了磁屏蔽措施,通过有限元软件ansys仿真表明,该作动器内部磁场较均匀,而外部漏磁几乎为零,实现了预期效果.     

超磁致微位移直线驱动器

超磁致材料TbxDy1-xFey(GMM)是A.E.Clark于70年代发现的新型稀土－铁系功能材料，近几年来，作为高科技功能材料得到了迅速发展，这种材料由于具有很大的室温超磁致伸缩应变量，高的电（磁）能－机械能转换率，高能量密度，伸缩应力大，机械响应快等优异特性，因而有着广泛的应用前景。该文设计了一种高出力，快响应，可控性好的超磁致微位移直线驱动器，文中对超磁致微位移直线驱动机理进行了探讨，并在MATLAB平台上，以有限元分析（FEM）为基础研制了CAD软件，示出了采用椭圆模态驱动的超磁致振子组合结构的微位移直线驱动器。     

磁感应强度控制的超磁致微位移器电源研究

超磁致伸缩材料是近年发展起来的新型功能材料，应用于微位移驱动器时具有精度高、推力大等优点。在采用磁感应强度作为负反馈控制量的基础上，推导了从控制量得到代表驱动器位移信号的过程，设计了相应的高精度驱动电源。通过实验，对于超磁致伸缩微位移器驱动电源静态和动态特性作了详细的分析和研究。     

压电阀中的微位移放大机构

压电陶瓷材料具有优良的力学性能和响应特性,将其作为智能执行器应用于液压阀中,是持续多年的研究热点。但压电驱动器输出仅为微米级,难以直接满足液压阀的使用要求,因此需要设计相应的微位移放大机构。首先,重点介绍了柔性铰链放大机构及其在压电阀中的典型应用,根据原理可分为杠杆、三角、桥式等放大形式;其次,归纳了基于液压放大和晶片放大机构的两类压电阀的代表性结构和性能特点;最后,分析对比了三类放大机构应用于压电阀中的优缺点。结果表明,铰链放大结构简单,再现性好;液压放大占用空间小,频带宽,倍数高;晶片放大频响高,只适用于伺服和先导控制。     

基于三角位移放大机构的压电制动器研究

提出了一种应用于压电制动器的微位移放大机构,该机构以叠层压电陶瓷为驱动元件,通过基于三角形放大原理的柔性铰链放大机构,放大叠层压电陶瓷的输出位移。分析了放大机构的运动及放大机理,建立了制动系统的力学模型,并利用ANSYS软件建立机构有限元模型进行仿真,在试制样机上对其输出特性进行了实验。实验测试结果表明,该机构对叠层压电陶瓷输出位移的放大倍数为3.2倍,与有限元仿真得到的放大倍数4倍相近,一阶固有频率为1 814Hz,最大输出力为44.1N(150V电压下),且该机构线性良好、分辨率高、迟滞效应较小。     

一种面向液压储能器的122 GHz FMCW 测距雷达

针对液压储能器活塞位移测量过程中存在的高温、高压、油污等影响问题,提出了基于122 GHz FMCW 测距雷达的活塞位移测量方案。在分析雷达系统结构和工作原理的基础上,分别对调制信号单元、T/ R 收发单元、调理单元和ARM 实时处理单元进行了详细设计,一方面采用集成设计思路缩小了系统体积,满足了液压储能器内安装测试需求,另一方面通过设计聚焦透镜,提高了122 GHz 毫米波在液压储能器内部的穿透能力。实验结果表明,在2 m 液压储能器活塞测试中,122 GHz FMCW 测距雷达能够耐压30 MPa,测距误差不超过2 cm。     

GMM执行器电磁仿真与位移输出实验研究

超磁致伸缩执行器(GMA)具有驱动结构简单,响应快,输出力大等特点,在高性能电能-机械能与电能-液压能能量转换领域中具有广泛应用。该文分析了影响GMA位移输出的各个因素,首先介绍了GMA的工作原理及结构,随后对GMA进行电磁场仿真,比较不同线圈长度对GMA内部磁场强度分布的影响。最后搭建实验平台,分析了不同骨架材料、材料的不同处理方式及不同的预压力对GMA输出性能的影响。该文为设计高性能GMA提供参考准则,并总结出不同条件下GMA输出性能的优劣,为提高GMA性能及其结构优化提供可靠方案。     

多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性研究

为了研究多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性,在单频放大器的基础上,忽略放大自发辐射,推导了描述多波长掺铒双包层光纤放大器的稳态速率方程组,建立了多波长掺铒光纤放大器的理论模型。利用该模型对单波长放大、双波长放大、四波长放大的特性,进行了数值模拟和理论分析;以四波长的激光信号放大为例,对多波长掺铒光纤放大器的放大特性,均衡增益特性进行了研究。结果表明,在单波长注入情况下,光纤放大器的掺杂光纤存在最佳光纤长度为8m;与小信号放大不同,大功率掺铒光纤放大器在1530nm~1560nm之间增益谱趋于平坦;双波长放大输出功率差随着波长间隔的增加线性增大波长间隔为20nm时,通过调节输入信号功率比可以实现最大功率差6.855W的功率均衡补偿;四波长放大时,通过信号功率配比之后的四波长激光输出功率最大偏差为0.28W,在一定范围内实现了均衡增益。这一结果对于掺铒光纤激光的多波长激光输出以及在激光多普勒测风雷达中的应用具有一定帮助。     

柔性压电式微位移机构动态特性的实验研究

设计了一种压电式微位移机构,采用对称杠杆式柔性铰链放大机构对压电陶瓷输出位移进行放大,弥补了压电陶瓷位移行程过小的缺点.对微位移机构力学模型和压电陶瓷驱动器的动态特性进行了分析,指出压电陶瓷驱动器动态响应的迟滞非线性是影响压电式微位移驱动器控制性能的一个关键因素,直接关系到控制精度的提高,必须采取适当的控制算法予以修正.采用前馈控制同数字PID控制相结合的复合控制算法对柔性压电式微位移机构的控制过程进行校正补偿,建立了动态特性的闭环校正控制系统.实测结果表明,机构的动态响应时间显著缩短,实现了机构的快速响应.     

压电谐波电机的研究

压电谐波电机是利用固定的压电驱动器及其位移放大机构作为谐波齿轮传动的波发生器，通过对压电元件的变形形状进行周期性控制，经过位移放大器进行位移放大，使柔轮产生周期性变形。只要使压电波发生器与柔轮接触的各离散点，按给定的柔轮变形规律进行变形，且驱动器的数目以及结构等参数满足连续啮合传动的要求，便可得到低转速的输出，它是一种基于谐波传动原理的新型步进电机。分析了压电波发生器结构以及控制系统的设计。它具有低速输出，功率密度大，结构简单，尺寸小，容易微型化，转动惯量小，定位精度高、效率高和噪音低等特点。     

ASE Analysis and Correction for EDFA Automatic Control

A theoretical model is described that can be used for calculating the amplified spontaneous emission (ASE) at the output of an optical amplifier. The technique can be used to determine the usable optical signal power at the output of an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) operating in the constant-output-power control mode. The model was experimentally verified by automating an EDFA to operate in the constant-signal-power control mode using an ASE correction based on our model. Calculated signal-output powers were then compared to the measured values that were obtained using an optical spectrum analyzer.     

基于DSP的超磁致伸缩致动器测控系统设计

超磁致伸缩致动器（GMA）是一种具有广阔应用前景的新型智能驱动元件。为方便GMA特性研究和控制实验的开展,设计了以DSP为核心的GMA测控系统。硬件方面,将上位机和DSP集成配置,可实现GMA的开环测试和闭环控制;软件方面,采用C++和Matlab混合编程编写上位机程序,实现上位机对测控过程的实时监控;控制策略方面,将GMA位移逆模型和单神经元PID算法写入DSP,提高GMA的控制精度。经实验表明,能够较好地完成GMA测控实验,有助于GMA的优化设计和控制策略的验证。