GMM動態(tài)遲滯特性建模及其參數(shù)辨識.pdf

1、由于超磁致伸縮材料（GMM）具有輸出力大，應(yīng)變系數(shù)大，機(jī)電耦合系數(shù)大，能量密度高，響應(yīng)速度快和應(yīng)用頻率寬等優(yōu)點，使得在精密驅(qū)動技術(shù)中，GMM的應(yīng)用最為廣泛。目前，超磁致伸縮驅(qū)動器(GMA)已廣泛的應(yīng)用于精密超精密加工、微加工、線性電機(jī)、液體動力系統(tǒng)、傳感器和降噪減震系統(tǒng)等高技術(shù)領(lǐng)域。尤其是在高科技軍工領(lǐng)域中，有著難以估量的應(yīng)用前景，已被視為21世紀(jì)提高國家高科技綜合競爭力的的戰(zhàn)略性功能材料。
　　然而，由于GMA的強(qiáng)非線性，使得G

2、MA的應(yīng)用受到極大限制，而根據(jù)微磁學(xué)理論，由于鐵磁體的磁疇所受應(yīng)力不均勻以及磁疇結(jié)構(gòu)(比如磁疇的形狀、大小和磁疇之間不同的銷連接點等）不同，會導(dǎo)致磁化過程中疇壁的移動和轉(zhuǎn)動是不完全可逆的，這樣會導(dǎo)致磁化過程中有一部分能量損失，從而產(chǎn)生磁滯。另外，GMM在通電的過程中，會產(chǎn)生渦流損耗、異常損耗等，也會產(chǎn)生一部分能量損失，從而導(dǎo)致非線性。另一部分非線性是由GMA結(jié)構(gòu)的機(jī)械滯后所致。這樣以來，不僅GMM在磁化的過程中存在著嚴(yán)重的磁滯非線性，而

3、且外加磁場、磁化強(qiáng)度和GMM的輸出位移之間也存在著非線性，使得GMA的應(yīng)用受到很大阻礙。為了對GMA的輸出進(jìn)行精確和有效的控制，建立一種準(zhǔn)確的能有效反應(yīng)GMA磁滯和非線性的模型顯得尤為重要。
　　本文所做工作主要如下：
　　1、以J-A模型為基礎(chǔ)，考慮GMM的驅(qū)動磁場強(qiáng)度和機(jī)械應(yīng)力之間的關(guān)系，建立超磁致伸縮材料的動態(tài)磁機(jī)耦合模型。在推導(dǎo)過程中，主要是以蘭州大學(xué)鄭曉靜教授所建Z-L模型為原型，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行精簡改進(jìn)得到，比原模

4、型更為簡單，更具有工程實用性。
　　2、對經(jīng)典J-A模型的求解方法進(jìn)行了探討，分析了其優(yōu)劣。在經(jīng)典J-A模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合磁機(jī)耦合模型，建立了超磁致伸縮材料的準(zhǔn)靜態(tài)磁化強(qiáng)度模型；同時，在準(zhǔn)靜態(tài)磁化強(qiáng)度模型的基礎(chǔ)上，又考慮了渦流、額外損耗、預(yù)應(yīng)力等因素，建立了超磁致伸縮材料的動態(tài)磁化強(qiáng)度模型。
　　3、對引起不飽和小回線形狀變化的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，找出其變化規(guī)律，對動態(tài)磁化強(qiáng)度模型進(jìn)行修訂，建立適用于對稱或不對稱磁滯曲線中的不