基于Preisach磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模

合集下载

超磁致伸缩执行器磁滞模型的参数识别

超磁致伸缩执行器磁滞模型的参数识别超磁致伸缩执行器是一种利用磁致伸缩效应来实现精确控制运动的装置，广泛应用于微机电系统（MEMS）、机器人技术和精密仪器中。

为了精确地模拟和预测超磁致伸缩执行器的性能，研究人员通常会使用磁滞模型进行参数识别。

本文将深入探讨超磁致伸缩执行器磁滞模型的参数识别，帮助读者更好地理解这一重要的技术。

一、超磁致伸缩执行器的磁致伸缩效应超磁致伸缩执行器是基于磁致伸缩效应的设备，该效应是指在外加磁场作用下，材料会发生线性变形的现象。

这种线性变形是由于磁场引起了磁矩的重排，从而导致了材料的维薄效应。

利用这一效应，超磁致伸缩执行器可以实现微米级别的运动控制。

二、超磁致伸缩执行器的磁滞模型为了更准确地描述超磁致伸缩执行器的性能，研究人员通常会采用磁滞模型来建模。

磁滞模型是基于磁滞回线的理论，可以描述材料在外加磁场变化下的磁化特性。

常见的磁滞模型包括Jiles-Atherton模型、Preisach模型和Jiang模型等。

三、超磁致伸缩执行器磁滞模型参数的识别参数识别是指通过实验或模拟的方法来确定磁滞模型中的参数数值。

对于超磁致伸缩执行器的磁滞模型，参数识别非常重要，因为它可以影响到模型的精度和预测能力。

常见的参数识别方法包括定标试验法、曲线拟合法和遗传算法等。

1. 定标试验法：该方法是通过测量超磁致伸缩执行器在不同磁场和机械载荷下的磁致伸缩行为来确定模型参数。

通过对一系列定标试验数据的拟合，可以得到最优的参数数值。

2. 曲线拟合法：该方法是通过将超磁致伸缩执行器的实际输出与模型输出进行比较，采用最小二乘法来拟合参数。

通过不断调整模型参数的数值，使得模型输出与实际输出的误差最小化。

3. 遗传算法：该方法是一种优化算法，通过模拟进化过程来搜索最优解。

对于超磁致伸缩执行器的磁滞模型参数识别，遗传算法可以通过对参数进行随机组合和变异，然后根据适应度函数来筛选最优解。

四、对超磁致伸缩执行器磁滞模型参数识别的观点和理解在进行超磁致伸缩执行器磁滞模型参数识别时，需要考虑到实际应用中的各种因素，如温度变化、机械载荷以及外界杂散磁场的影响。

超磁致伸缩作动器动力学模型构建及特性分析研究

超磁致伸缩作动器动力学模型构建及特性分析研究超磁致伸缩作动器动力学模型构建及特性分析研究引言超磁致伸缩作动器是一种基于磁性材料的智能材料致动器，具有高精度、高刚度、高运动分辨率和快速响应等特点，被广泛应用于精密定位、振动控制和自适应结构等领域。

了解超磁致伸缩作动器的动力学特性对于优化其设计和控制具有重要意义。

本文基于磁力平衡原理和动力学分析方法，提出了一种超磁致伸缩作动器动力学模型，并对其特性进行了分析研究。

模型构建超磁致伸缩作动器由磁铁、线圈和磁致伸缩材料组成。

在模型构建中，假设线圈内部感应电阻可忽略不计，并忽略壳体和线圈之间的磁阻。

通过磁力平衡原理，可以得到作动器的力学模型。

首先，根据安培定律，作用在线圈上的磁力可以表示为：Fm = B · I · l其中，Fm表示磁力，B是磁感强度，I是线圈电流，l是线圈长度。

通过磁感强度和线圈电流的关系可以得到：B = μ0 · (H + Ms · M)其中，μ0表示真空中的磁导率，H是外加磁场强度，Ms是磁致伸缩材料的饱和磁化强度，M是磁化强度。

接下来，根据赫斯定律和欧姆定律，可以得到线圈受到的电动势和电阻：E = -dφ/dt = - N · d(B · S)/dt = -N · S · d(B · I)/dt其中，E表示电动势，N表示线圈匝数，S表示线圈截面积。

根据电动势和电阻的关系可以得到：E = R · I + L · dI/dt其中，R表示线圈电阻，L表示线圈电感。

最后，根据牛顿第二定律，可以得到作动器的动力学方程： Fm - Fd - Fs = m · a其中，Fd表示阻尼力，Fs表示弹簧力，m表示作动器的质量，a表示作动器的加速度。

特性分析基于上述模型，可以对超磁致伸缩作动器的特性进行分析。

首先，通过数值方法求解动力学方程可以得到作动器的位置、速度和加速度随时间的变化。

基于Prandtl-Ishlinskii模型的超磁致伸缩驱动器实时磁滞补偿控制

基于Prandtl-Ishlinskii模型的超磁致伸缩驱动器实时磁滞补偿控制杨斌堂;赵寅;彭志科;孟光【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2013(021)001【摘要】针对超磁致伸缩驱动器(GMA)存在复杂的磁滞非线性易降低系统性能,导致系统不稳定的问题,建立了可以精确描述磁滞现象的模型并提出了合适的驱动控制方法.首先,基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型对GMA磁滞建模,并采用最小均方法(LMS)进行模型参数辨识,模型预测误差为0.0379 μm.接着,通过对PI模型解析求逆进行实时补偿控制,从而有效减小磁滞误差,补偿控制误差为0.309 μm.实验结果证明,PI模型可以精确描述GMA磁滞现象,且具有计算简单,磁滞跟踪能力强的优点.基于该模型的实时磁滞补偿控制方法可以有效减小磁滞误差,提高GMA实时驱动定位控制精度,是实现GMA精密驱动控制的一种有效方法.【总页数】7页(P124-130)【作者】杨斌堂;赵寅;彭志科;孟光【作者单位】上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TP273;TM274【相关文献】1.Jiles-Atherton模型的超磁致伸缩驱动器磁滞补偿控制 [J], 李欣欣;王文;陈戬恒;陈子辰2.Preisach磁滞模型在超磁致伸缩驱动器中的应用研究 [J], 马志新;陈晓红3.超磁致伸缩驱动器磁滞数理模型研究进展 [J], 闫洪波;刘恩佐;赵蓬勃;刘霈4.超磁致伸缩驱动器频率相关的动态磁滞模型 [J], 郑加驹;王洪礼;曹淑瑛5.基于双曲正切函数磁滞算子的超磁致伸缩驱动器动态Preisach模型 [J], 朱玉川;徐鸿翔;陈龙;李跃松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超磁致伸缩驱动器磁滞非线性数值模拟研究

超磁致伸缩驱动器磁滞非线性数值模拟研究∗喻曹丰;何涛;王传礼;邓海顺;鲍焱【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)005【摘要】针对超磁致伸缩驱动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)具有磁滞非线性现象,以经典 Jiles-Atherton模型为基础,建立了包含偏置磁场强度和预压应力的 GMA 磁滞非线性模型,进行了数值仿真分析,得到了偏置磁场强度和预压应力对 GMA 磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的影响规律。

结果表明,偏置磁场强度对磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的形状影响较大,调整偏置磁场强度的大小,可改变磁化强度曲线的线性区间,并能抑制或消除磁致伸缩应变曲线的倍频效应；预压应力对磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的形状影响较小,施加不同的预压应力,可改变磁化强度曲线和磁致伸缩应变曲线的变化率。

这与现有试验得到的结论相吻合,验证了所建磁滞非线性模型的合理性。

【总页数】6页(P5170-5175)【作者】喻曹丰;何涛;王传礼;邓海顺;鲍焱【作者单位】安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001;安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.基于Prandtl-Ishlinskii模型的超磁致伸缩驱动器实时磁滞补偿控制 [J], 杨斌堂;赵寅;彭志科;孟光2.Preisach磁滞模型在超磁致伸缩驱动器中的应用研究 [J], 马志新;陈晓红3.基于Preisach磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模 [J], 徐鸿翔;陈龙;朱玉川;蒋鑫4.超磁致伸缩驱动器磁滞数理模型研究进展 [J], 闫洪波;刘恩佐;赵蓬勃;刘霈5.基于双曲正切函数磁滞算子的超磁致伸缩驱动器动态Preisach模型 [J], 朱玉川;徐鸿翔;陈龙;李跃松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超磁致伸缩致动器的磁_机械强耦合模型_闫荣格

基金项目：河北省自然科学基金项目（501027）；河北省重点科技攻关项目（01213531D）。
108
中
国
电机
工程
学报
第 23 卷
成果[7-9]。采用有限元进行数值计算时，应用的模型可分为两种：弱耦合模型和强耦合模型。在弱耦合模型中，磁机械问题独立求解，通过磁力和磁导率随应力的变化进行耦合[8-9]；在强耦合模型中，磁场问题与机械问题同时求解[8]。文[8] 曾建立了超磁致伸缩材料的强耦合模型，但它的能量泛函表达式是采用平衡因子写出的，而不是通过磁机械项直接耦合表达的。笔者曾采用有限元法计算了材料的饱和磁致伸 [10] 缩，并应用磁畴观测技术和畴转模型研究了超磁致伸缩材料的磁化过程和磁致伸缩特性[11-12]。在此基础上，针对所研制的超磁致伸缩材料致动器，建立了以磁矢位和位移为变量的磁－机械强耦合模型，通过磁机械项直接耦合，并采用有限元法对致动器模型进行了数值计算。实验曲线与计算曲线吻合较好。
∫ ∫
d12 d T = DS = DdH ， d = 11 为压磁系数阵， d 22 d 21 这里 ∂S ∂S ∂S ∂S d11 = r , d 21 = r , d12 = z , d 22 = z 。 ∂H r ∂H z ∂H r ∂H z 此时致动器系统的能量泛函可表示为 ε I = σ ⋅ dε dΩ − f Γ ⋅ udΓ − f V ⋅ u dV + Ω2 0 Γ Ω2
z A=0
2 磁－机械强耦合模型与有限元计算
2.1 磁-机械强耦合模型超磁致伸缩材料在磁场的激励下，能产生比传统磁致伸缩材料（如镍、铁等）约大 2 个数量级的应变输出。图 1 为研制的超磁致伸缩致动器的结构示意图。其工作原理为：驱动线圈通上电流，产生驱动磁场。改变驱动电流的大小，从而改变驱动磁场的大小，进而磁致伸缩棒的长度发生变化，可推动顶杆移动，从而实现位移输出，使电磁能转变为机械能。

一种新的动态矢量Preisach磁滞模型

一种新的动态矢量Preisach磁滞模型
赵国生;李朗如
【期刊名称】《华中理工大学学报》
【年(卷),期】1997(25)7
【摘要】基于Ｍａｙｅｒｇｏｙｚ等的非线性Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型，通过该模型在各个方向上进行矢量迭加，并通过在Ｐｒｅｉｓａｃｈ分布函数中引入与输出变化速度相关项，导出了一个新的动态矢量Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞模型，分别从二维、三维情况下分布函数的有限傅立叶展开式出发，通过引入沿测试方向的弛豫时间，推出了二维，三维情况下新模型中分布函数的数学表达式。

新的磁滞模型能较好地描述磁化过程的动态矢量可逆行为及材料的各向异性
【总页数】3页(P88-90)
【作者】赵国生;李朗如
【作者单位】华中理工大学能源科学与工程学院;华中理工大学能源科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM154
【相关文献】
1.一种新的混合矢量磁滞模型磁滞算子定义方法 [J], 李丹丹;刘福贵;李永建;赵志刚;杨庆新
2.基于Preisach模型的取向硅钢片直流偏磁磁滞及损耗特性模拟 [J], 赵小军; 刘
小娜; 肖帆; 刘洋
3.全局优化算法在Preisach磁滞模型参数辨识问题中的应用与性能对比 [J], 陈龙;易琼洋;贲彤;张泽宇;汪友华
4.一种考虑磁滞可逆性的非线性矢量Preisach模型 [J], 赵国生;李朗如
5.基于双曲正切函数磁滞算子的超磁致伸缩驱动器动态Preisach模型 [J], 朱玉川;徐鸿翔;陈龙;李跃松
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

磁致伸缩执行器数学建模与仿真分析

磁致伸缩执行器数学建模与仿真分析
李贵飞;李跃松;库祥臣;张贻哲
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】针对设计的磁致伸缩执行器的输出特性及其内部复杂物理现象,基于电磁学理论、Jiles-Atherton模型、能量守恒理论、结构动力学理论提出了更为准确的执行器动力学行为描述模型并分析。

上述模型考虑输入电流、磁导率、动态损耗、电磁力等多种因素间的关系及其对输出特性的影响,以Jiles-Atherton模型定义磁
致伸缩材料并通过maxwell软件对以磁致伸缩材料为核心的执行器进行有限元仿
真分析,将仿真结果与数学解析模型结合并加以修正,得到更加准确的系统动力学模型。

最终在MATLAB/Simulink中搭建系统动力学模型仿真分析发现,由电磁场所
产生的交变电磁力导致磁致伸缩棒预压力偏置现象对执行器输出性能较大,而电流、动态损耗及磁导率通过影响磁场进而影响执行器输出。

【总页数】6页(P328-332)
【作者】李贵飞;李跃松;库祥臣;张贻哲
【作者单位】河南科技大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.超磁致伸缩执行器电-磁-机耦合场分步有限元模型分析
2.超磁致伸缩执行器的复合模糊控制及仿真
3.超磁致伸缩执行器温升分析及温控方法
4.超磁致伸缩力传感执行器磁路优化设计与分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

磁滞伸缩驱动器磁滞特性的Persiach模型建模

第17卷第9期2017年3月科学技术与工程17 N。

为控制超磁致伸缩驱动器的输出位移精度，需要建立准确的数学模型来描述其磁滞非线性。

基于经典的P r is c h磁滞模型，通过对P re isc h磁滞模型的离散化，建立了超磁致伸缩驱动器的P r is c h磁滞数学模型;并进行了超磁致伸缩驱动器输出位移实验研究。

实验结果表明：模型计算的结果和实验结果基本吻合，证明所建模型能够较好地反映实际情况。

关键词超磁致伸缩材料（GMM) 磁滞非线性 Preisach磁滞模型离散化中图法分类号TB34; 文献标志码A超磁致伸缩材料（gaint magnetostrictive material,GMM)是铁磁性功能材料[1]，具有磁致伸缩应变大、能量密度高、响应速度快、输出力大、磁机耦合系数大、居里温度高等优点[2]，并且能够实现电磁能一机械能的可逆转化，被称作是21世纪战略性高科技材料[2,3]。

然而铁磁性材料的本质特性是存在着本征磁滞非线性，因此建立本征磁滞非线性模型，对以GMM为核心部件的超磁致伸缩驱动器（gaint magnetostrictive actuator，GMA)的实际应用具有非常大的意义[4]。

国内外学者对GMM磁滞非线性模型的研究可分为机理模型和数学模型两大类;数学模型包括Preisach[5]模型、神经网络模型[6]、Duhem模型[7]等；机理模型包括J-A模型[8]、自由能模型[9]等。

超磁致伸缩激振器的研究设计与建模仿真

超磁致伸缩激振器的研究设计与建模仿真超磁致伸缩激振器的研究设计与建模仿真摘要：超磁致伸缩（Magnetorestrictive）激振器因其优越的性能，在许多领域得到了广泛的应用。

为了探索其工作原理和性能特点，本文进行了超磁致伸缩激振器的研究设计与建模仿真。

首先，介绍了超磁致伸缩材料的特点和应用领域。

然后，详细介绍了超磁致伸缩激振器的结构和工作原理，并对其进行了建模与仿真。

最后，通过实验验证，分析了超磁致伸缩激振器的性能特点。

关键词：超磁致伸缩；激振器；建模仿真；性能特点1. 引言超磁致伸缩材料，即磁致伸缩效应材料，是一种在外磁场作用下能够发生磁致伸缩效应的材料。

其具有优异的磁-机耦合特性，能够将磁场能转化为机械能，因此在磁场控制和振动领域得到了广泛应用。

超磁致伸缩激振器是一种利用磁致伸缩材料的特性实现振动的装置，具有结构简单、能源高效、响应速度快等优势。

本文将重点研究超磁致伸缩激振器的工作原理和性能特点，并进行建模与仿真分析。

2. 超磁致伸缩材料的特点和应用领域超磁致伸缩材料具有磁致伸缩效应，即在外磁场作用下，其长度会发生变化。

这种特性使得超磁致伸缩材料在许多领域有着广泛的应用。

例如，超磁致伸缩材料可以用于制造磁头、传感器、滑块等磁场控制设备，还可以用于制造振动马达、振动传感器等振动设备。

3. 超磁致伸缩激振器的结构和工作原理超磁致伸缩激振器由超磁致伸缩材料和激振电路组成。

超磁致伸缩材料通常是一种复合材料，由磁性材料和非磁性材料混合而成。

当外磁场作用于超磁致伸缩材料时，磁性材料中的磁矩会发生定向，从而导致材料发生磁致伸缩效应。

激振电路通过施加交变电流来改变外磁场的方向和强度，从而实现对超磁致伸缩材料的激励。

当激振电流通过激振电路传递到超磁致伸缩材料时，材料会发生周期性的磁致伸缩效应，从而产生机械振动。

4. 超磁致伸缩激振器的建模与仿真为了研究超磁致伸缩激振器的性能特点，我们需要建立相应的数学模型，并进行仿真分析。

基于神经网络的超磁致伸缩传感执行器磁滞模型

基于神经网络的超磁致伸缩传感执行器磁滞模型刘慧芳;贾振元;王福吉【摘要】依据超磁致伸缩材料Joule效应和Villari效应之间的耦合关系,提出一种超磁致伸缩传感执行器,该执行器利用Villari效应和Faraday效应产生的感应电动势驱动超磁致伸缩材料发生Joule效应而产生应变,给出了该传感执行器的结构和工作原理.为了解决材料的磁滞对超磁致伸缩传感执行器输出特性的影响,测量了在不同预紧力和最大工作电流作用下的磁滞回线,采用BP神经网络建立了磁化滞回模型.计算结果表明该模型能很好地描述在任意预紧力和最大工作电流等工作条件下的磁滞特性.%Based on the coupling relationship between Joule effect and Villari effect of the giant magnetostrictive materials, it proposed a giant magnetostrictive sensing actuator which used induced electromotive force generated by Villari effect and Faraday effect to drive giant magnetostrictive materials occurring Joule effect and generating strain.Its structure and working principle were presented herein.Meanwhile, in order to solve the hysteresis characteristics of the material in giant magnetostrictive sensing actuator, hysteresis loop under different pre-tightening force and maximum working current were measured.Moreover, it put forward establishing the magnetization hysteresis model of the giant magnetostrictive sensing actuator by BP neural networks.The calculation results show that the model can describe hysteresis characteristics under arbitrary pre-tightening force and maximum working current well.It provides evidence for hysteresis compensation of giant magnetostrictive sensing actuator.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)005【总页数】5页(P571-575)【关键词】超磁致伸缩;传感执行器;磁滞;神经网络【作者】刘慧芳;贾振元;王福吉【作者单位】大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024;大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024;大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】TP183;TB381超磁致伸缩材料具有两种重要的物理效应:一是在外磁场作用下长度发生变化的Joule效应;二是对材料施加压力或张力,磁化强度随之改变的Villari效应[1]。

超磁致伸缩换能器等效动力学模型研究

第24卷第2期辽宁工学院学报V ol.24　N o.2 2004年4月JOURNAL OF LIAONING INST IT UTE OF TECHNOLOGY A pr.2004　超磁致伸缩换能器等效动力学模型研究李成英1,谢贺春2(1.辽宁工学院,辽宁锦州　121001;2.锦州市天兴开发公司,辽宁锦州　121000)摘　要:对动态磁致伸缩过程进行分析,并建立了超磁致伸缩换能器的等效动力学模型。

应用Green函数得到换能器的固有频率值。

讨论了超磁致伸缩材料径向振动对其纵向振动的影响。

与弹性杆纵振模型的比较表明,等效集中参数模型简便有效,为换能器参数选择提供了设计依据。

关键词:超磁致伸缩材料;换能器;磁-力等效模型;动力学特性中图分类号:O322 文献标识码:A 文章编号:1005-1090(2004)02-0047-03Study on Dynamic Properties of Giant Magnetostriction TransducerLI Cheng-ying1,XIE He-chun2(1.Liaoning Institute of Technology,Jinzhou121001,C hina;2.Jinzh ou Tianxing Development Co.,Jinzhou121000,China)Key words:giant magnetostrictive materials;energy transducer;magnetic-mechanic model;dy namic propertiesAbstract:Equivalent dynam ic model of giant magnetostriction transducer is set by means of analy zing dynamic magnetostriction.Based on Green Function,the natural frequency of m odel is obtained.The transducer w orking in non-resonance is simplified as equivalent integral parameters model,and effect of radial vibration on the longitudinal vibration of the transducer is discussed.T his model in comparision w ith elastic-lever-model of longitudinal vibration expatiates that equivalent integral parameters m odel is sim ple and effective,w hich offers the bases for selection of parameters in designing transducer. 超磁致伸缩材料(Terfenol)的超大磁致伸缩应变幅度、较大的磁致伸缩力以及纳秒级的反应速度等一系列显著优点,在各类换能器中具有非常广泛的应用前景。

超磁致伸缩微位移驱动器的非线性迟滞建模及控制方法

超磁致伸缩微位移驱动器的非线性迟滞建模及控制方法水
唐志峰吕福在
（江大学现代制造工程研究所浙
项占琴
杭州３２）０７１０
摘要：针对超磁致伸缩微位移驱动器（ＭＡ）的非线性迟滞特性，通过密度函数法和，函数法建立ＧＭＡ的两种Ｇ
a基本滞回算子尹甜嘞基本滞回算子的叠加图3经典prcisach模型经典preisach模型可以表示为6y式中加权函数也被称为权重函数密度函数或分布函数它的取值局限于口一平面上的三角形丁内称为preisach平面可表示为实际中口和不可能无限大因此属口不失一般性假定一屈0preisach平面区域如图4a所示三角形区域l在丁之外密度函数o在任意时刻r可以分为两个子区域若输入的初始状态f0屈则滞回算子输出一1这时整个三角形丁区域均为叫幻它对应于负饱和状态如图4b
量程内的位置跟踪和轨迹跟踪误差分别达到３ｍ、２ｍ。关键词：超磁致伸缩迟滞控制
中图分类号：Ｔｌ１．Ｔ６．ｉｌ３１Ｈ１１６
ＧＭＭ棒所需的预压力，底座和端盖通过连接杆和
０前言
精密驱动技术是现代制造技术的关键技术之
别采用开环、普通ＰＤ和带ＰｅｓｃＩｒｉｈ前馈补偿的ＰＤ三种控制器对ＧａＩＭＡ的位置跟踪和轨迹跟踪两种控制问题进行
试验研究，结果表明带Ｐｅｓｃｒｉｈ前馈补偿的ＰＤ控制器可显著提高ＧａＩＭＡ的响应速度和跟踪精度，ＧＭＡ在１０ｌ使０ａｍ
维普资讯
第４卷期３第６

超磁致伸缩材料驱动器的数学模型

超磁致伸缩材料驱动器的数学模型由于外界电磁脉冲的有效利用，超磁致伸缩材料驱动器具有良好的伸缩性能和耐用性，因此在加工机械和机械驱动系统中得到了越来越多的应用。

在计算机控制科学研究中，有关控制理论和算法问题都在探索中，其中，以超磁致伸缩材料驱动器建立数学模型是控制理论在该类驱动器上应用的一个重要前提。

超磁致伸缩材料驱动器是一种利用外界电磁脉冲通过改变超磁致伸缩材料的构型来实现物体的伸缩和控制的结构，典型示意图如图1所示。

它的工作原理是：首先，在设计好的初始位置上，将超磁致伸缩材料安装在驱动器芯轴上，使其处于低磁化状态。

然后，当电脉冲的大小、时间间隔、持续时间等参数给定后，就将带有超磁致伸缩材料的电芯轴置于高频交流磁场中，超磁致伸缩材料将随着外界信号改变构型，驱动芯轴进行伸缩，从而实现机械元件的控制。

（1）磁力学模型。

由于超磁致伸缩材料的构型变化由外界电磁脉冲引起，因此，超磁致伸缩材料驱动器的数学模型应以磁学原理为基础，其模型研究涉及电磁学、物理流体动力学和材料学等领域，从而可以得到关于超磁致伸缩驱动器的完整动力学分析。

（2）节律现存模型。

由于外界电脉冲的动作参数（如频率、脉冲宽度和数量）具有一定的时间周期性，因此，一般称之为节律现存的模型。

它可以利用微分方程式来表示节律性的变量，从而可以计算出节律参数之间的关系及节律参数作用下超磁致伸缩材料的构型变化（3）非线性动态模型。

由于超磁致伸缩材料的特性决定，其构型对外界电磁脉冲的变化都具有一定的非线性特性。

因此，建立超磁致伸缩材料驱动器的动态模型必须考虑以上非线性动态特性，并基于此，引入非线性动态模型以研究驱动器的动态响应规律。

综上，超磁致伸缩材料驱动器的数学模型可分为磁力学模型、节律现存模型和非线性动态模型三部分，它们均是超磁致伸缩材料驱动器控制理论的理论基础。

只有研究者能够准确掌握不同模型之间的关系，才能有效把握外界输入信号对超磁致伸缩材料驱动器的控制作用，从而为实际应用提供有效的支持。

基于离散逆Preisach模型的磁悬浮系统非线性补偿研究

基于离散逆Preisach模型的磁悬浮系统非线性补偿研究
黄博洋;林何;盛晓超
【期刊名称】《轻工机械》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】磁悬浮平台控制中,电磁铁铁芯材料的磁滞特性会很大程度影响控制精度,补偿磁滞特性是磁悬浮精密控制系统中必不可少的一部分,为了实现对磁悬浮精密
控制系统中磁滞非线性的补偿,课题组使用离散逆Preisach模型构造了一个补偿器。

首先建立了离散逆Preisach模型,再依据磁滞补偿原理,构造补偿器;根据逆模型的
曲线形状,建立了基于双曲正切的分布函数验证离散逆Preisach模型构造的合理性;最后使用非负最小二乘法辨识模型。

结果表明离散逆Preisasch模型描述电磁铁逆磁滞回线的最大误差为0.3%。

所构造的补偿器具有良好的补偿效果,为磁悬浮系统的磁滞补偿提供了一种可行方案。

【总页数】7页(P73-79)
【作者】黄博洋;林何;盛晓超
【作者单位】西安工程大学机电工程学院;西安工程大学西安市现代智能纺织装备
重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM936.3;TH39
【相关文献】
1.基于Preisach逆模型的迟滞非线性系统自适应滑模控制
2.基于Hammerstein-Wiener逆模型补偿的预测控制非线性变换策略
3.基于Preisach逆模型的压电陶瓷执行器迟滞补偿控制
4.基于Preisach修正模型的GMA前馈补偿研究
5.基于逆系统方法TCR-FC型静止无功补偿器非线性控制的研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＡｃｔｕａｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＰｒｅｉｓａｃｈＴｈｅｏｒｙ
ｘｕＨｏｎｇｘｉａｎｇ，ＣＨＥＮＬｏｎｇ，ＺＨＵＹｕｃｈｕａｎ，ＪＩＡＮＧＸｉｎ
ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００２７，Ｃｈｉｎｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｓｉｇｎａｎｄｕｓｅｔｈｅＧＭＡｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｓｕｉｔａｂｌｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｍｏｄｅｌｓｈｏｕｌｄｂｅｅｓｔｂｌａｉｓｈｅｄ．ＡＰｒｅｉｓａｃｈ — ｂａｓｅｄｎｕｍｅｉｒｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｄｅｓｃｉｒｂｉｎｇｔｈｅｎｏｌｉｎｅａｒｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｏｆＧＭＡｗａｓｄｅｉｖｒｅｄｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｃｌａｓｓｉｃＰｒｅｉｓａｃｈｍｏｄｅｌ，
２０１３年１０月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｏｃｔ．２０１３Ｖｏ１．４１Ｎｏ．１９
第４１卷第ｌ９期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．１９．０３７
（１．ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄＭｉｃｒｏ — ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
ｓｔｒａｉｎ，ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ８０ｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅＧＭＡｅｘｈｉｂｉｔｅｓｎｏｎｌｉｎｅｒａｃｈｒａａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃ－ｅｌａｓｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ．ｗｈｉｃｈｓｅｖｅｒｅｌｙｈｉｎｄｅｒｓｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆＧＭＡ’ ８ｏｕｔｐｕｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｓｗｅｌｌａｓｉｔｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｉａｎｔｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅａｃｔｕａｔｏｒ（ＧＭＡ）ｈａｓｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｌａｒｇｅｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ
Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的基础上建立了超磁致伸缩驱动器的Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞数值模型，并通过对Ｐｒｅｉｓａｃｈ限制三角形的离散划分，依赖
大量实验数据辨识了该模型的参数，并进行了超磁致伸缩驱动器磁滞输出实验研究。实验结果表明：该Ｐｒｅｉｓａｅｈ磁滞模型
能较好地描述准静态下超磁致伸缩驱动器的磁滞现象，对指导超磁致伸缩驱动器位移精度的提高具有一定意义。
关键词：Ｐｒｅｉｓａｃｈ滞回模型；超磁致伸缩驱动器；参数辨识中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ａ文章编号：１００１— ３８８１（２０１３）１９—１３０— ３
摘要：超磁致伸缩驱动器具有响应快、输出应变大、机电转化效率高等优点，但因受超磁致伸缩材料内在的磁滞效应与磁一机耦合效应等因素影响，导致其输出位移存在较大滞环，大大降低了驱动器的输出位移精度，也影响了该材料及其
致动器更广泛的应用。为了有效地设计和使用超磁致伸缩驱动器，需要建立准确描述其磁滞非线性的数学模型。在经典
基于Ｐｒｅｉｓａｃｈ磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模
徐鸿翔，陈龙，朱玉川１，２，蒋鑫
（１．南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏南京２１００１６；２．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州３１００２７）
ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｌｕｉｄＰｏｗｅｒ