国家自然科学基金(51175243)
- 作品数：10 被引量：55H指数：4
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- 相关机构：南京航空航天大学浙江大学河南科技大学更多>>
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- 相关领域：机械工程航空宇航科学技术一般工业技术电气工程更多>>
- 超磁致伸缩泵悬臂梁阀流固耦合特性分析被引量：1
- 2015年
- 提出了一种采用悬臂梁式吸排油阀的超磁致伸缩液压泵结构,针对泵用悬臂梁阀工作时的流固耦合特性,基于单自由度振动理论与流固耦合作用下阀片振动参数等效计算原则,对超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀进行了线性化数学建模,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真研究。为研究其非线性特性,基于流固耦合力学原理,建立了超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀流固耦合数值模型,并利用Comsol-CFD对其工作特性进行了数值求解。然后依据求解结果进行了深入分析,得到了阀片主要参数对泵性能的影响规律,为超磁致伸缩泵悬臂梁被动阀的主要结构参数的设计与优化提供相关依据。最后,通过不同厚度悬臂梁阀片在流固耦合作用下开启位移的线性理论结果与非线性数值结果的对比完成了模型验证,实验测试了超磁致伸缩泵的流量特性与阻断压力特性,得到了该泵峰值驱动频率为300Hz左右。
- 朱玉川陈龙杨旭磊
- 关键词：超磁致伸缩材料流固耦合等效质量
- 超磁致伸缩执行器磁滞模型的参数辨识被引量：2
- 2015年
- 准确辨识磁滞模型参数是保证超磁致伸缩执行器位移控制精度的关键,而单一算法难以实现对超磁致非线性模型参数的精确辨识。该文提出了一种新型混合优化策略,即改进的遗传退火算法,并将其应用于对超磁致伸缩执行器位移磁滞模型参数的辨识。该算法兼顾了遗传算法和模拟退火算法的优点,同时还引入了机器学习原理,将模拟退火算法作为遗传算法中的种群变异算子,并将模拟退火算法中的抽样过程与遗传算法相结合。此算法不仅充分发挥了遗传算法并行搜索能力强的特点,且增强和改进了遗传算法的进化能力,同时提高了系统的收敛性和收敛速度,避免最优解的丢失。通过仿真和试验研究表明,该算法相对于遗传算法有更高的精度,可有效精确辨识超磁致伸缩执行器磁滞模型的参数。
- 唐宏波朱玉川
- 关键词：超磁致伸缩执行器遗传算法参数辨识
- 基于超磁致伸缩材料和压电材料的机械放大机构(英文)被引量：4
- 2013年
- 超磁致伸缩材料和压电材料在商业产品和军事领域中被广泛应用。尽管这些材料具有输出力大、频响高等优点,其应用依然受制于其输出位移小的问题。使用机械放大机构是解决这一问题的有效途径。研究主要的3种基于超磁致伸缩材料及压电材料的机械放大机构,得出铰链式位移放大机构较适用于压电材料,液压位移放大机构适用于微机电系统而压曲放大机构适用于超磁致伸缩材料的结论。
- 蒋鑫朱玉川
- 关键词：超磁致伸缩材料压电材料
- 超磁致伸缩泵驱动磁路建模及数值分析被引量：10
- 2014年
- 提出了一种面向固液混合作动器的新型超磁致伸缩泵结构。对超磁致伸缩泵驱动磁路进行了数学建模,采用有限元法对其磁场分布进行了数值模拟,并与理论计算结果进行对比,发现超磁致伸缩棒上磁感应强度的理论计算值与仿真结果基本吻合。采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩棒的轴向磁场与径向磁场均匀性,发现径向磁场均匀性明显高于轴向;针对不同长度的棒进行了轴向磁场均匀性分析,揭示了其影响与作用规律;在此基础上对驱动磁场进行了动态数值模拟,发现在输入电压恒定时超磁致伸缩棒内的磁感应强度随着输入信号频率的提高而衰减,实验与仿真结果的对比验证了仿真的正确性。
- 陈龙朱玉川杨旭磊徐鸿翔
- 关键词：有限元法磁感应强度均匀性
- 超磁致伸缩电静液作动器磁场分析与优化被引量：19
- 2016年
- 提出一种超磁致伸缩电静液作动器(GMEHA)结构,采用永磁体与控制线圈组合提供驱动磁场.首先建立了该组合磁路数学模型,并给出了超磁致伸缩棒内磁感应强度计算解析式;其次,对以上结构进行了有限元分析(FEA),得出了磁路主要结构参数与磁场分布均匀性之间映射规律;最后进行了作动器磁场试验研究并与有限元分析结果进行了对比,验证了理论与有限元模型的可预测性,给出了该电静液作动器结构设计方法.结果表明:该电静液作动器的最佳驱动频率为250Hz,最大无负载体积流量为0.85L/min,最大阻断力达到了120N.
- 杨旭磊朱玉川费尚书纪良郭亚子
- 关键词：磁场有限元方法均匀度
- 基于双曲正切函数磁滞算子的超磁致伸缩驱动器动态Preisach模型被引量：10
- 2014年
- 经典Preisach算子存在不能反映单元算子磁滞输出依赖于输入变化率的固有缺陷,为扩大Preisach磁滞模型的应用范围,提出一种基于双曲正切函数的动态Preisach磁滞算子,其形状参数为输入变化率的双曲正切函数,该算子可描述超磁致伸缩驱动器磁滞依赖输入变化率的特性.在此基础上构造出超磁致伸缩驱动器动态Preisach模型,并利用BP神经网络完成动态Preisach模型的参数辨识.进行超磁致伸缩驱驱动器磁滞输出试验研究,将驱动频率分别为40 Hz、70 Hz、100 Hz的正弦电流下超磁致伸驱动器（Giant magnetostrictive actuator,GMA）输出位移试验数据作为训练样本数据,并另取训练样本数据中未包含的100 Hz以下20 Hz、50 Hz、80 Hz与100 Hz以上120 Hz、130 Hz、150 Hz共六种频率信号下GMA输出位移试验数据对其预测能力进行检验,结果表明该动态模型能够较为精确地描述超磁致伸缩驱动器的动态磁滞现象并具有较好的模型泛化能力.在0～150 Hz频率的输入电流下,该动态Preisach模型的最大预测位移均方误差为2.87 μm,最大绝对位移误差为4.4 μin.研究结果可广泛应用于GMA实时控制系统,提高GMA器件的控制精度.
- 朱玉川徐鸿翔陈龙李跃松
- 关键词：超磁致伸缩驱动器
- 超磁致伸缩伺服阀用伺服放大器的设计及分析
- 2013年
- 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80dB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0.5ms,幅频宽可达2kHz;在驱动频率小于1kHz时,输出电流失真小且无相位滞后。
- 李跃松朱玉川吴洪涛田一松牛世勇
- 关键词：超磁致伸缩执行器伺服阀伺服放大器
- 超磁致伸缩伺服阀用电-机转换器传热及热误差分析被引量：8
- 2015年
- 提出了一种超磁致伸缩伺服阀用超磁致伸缩电-机转换器的结构并阐述了其工作原理,此电-机转换器采用了油液冷却和反向补偿法来抑制因热产生的位移输出。为分析温升对超磁致伸缩电-机转换器控制精度的影响,基于导热和对流传热理论建立了其传热模型,给出了稳态时超磁致伸缩棒上的温度和热补偿装置上的温度,分析了冷却油液流速对稳态温度的影响,并采用温度场数值模拟的方法对仿真结果进行了验证。分析结果表明,当控制电流为额定值1 A时,若超磁致伸缩棒和控制线圈间油液速度大于0.1 m/s,热补偿装置和超磁致伸缩棒的温度在20.3℃附近且温差在0.2℃以下。由超磁致伸缩棒和热补偿装置上的温度,进一步推导出了超磁致伸缩电-机转换器因热而产生的误差位移。通过仿真分析得出,在超磁致伸缩棒和控制线圈间油液速度等于0.1 m/s时,棒和外壳温度接近且温升不大,热误差位移不大于0.1μm。
- 李跃松朱玉川吴洪涛杨旭磊纪良
- 关键词：伺服阀稳态导热
- 基于Preisach磁滞理论的超磁致伸缩驱动器建模被引量：4
- 2013年
- 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-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Preisach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。
- 徐鸿翔陈龙朱玉川蒋鑫
- 关键词：超磁致伸缩驱动器参数辨识
- 超磁致伸缩电-机转换器的数学模型及其应用
- 2013年
- 超磁致伸缩电-机转换器具有许多优点,并在机电领域显示出良好的应用前景。众多学者建立了大量的磁致伸缩模型,但这些模型种类繁杂,每种模型仅适合特定场合,急需对这些模型进行梳理。文中对超磁致伸缩电-机转换器的典型模型进行分析,比较了这些模型的预测效果与实测结果,最后给出这些模型在超磁致伸缩电-机转换器中的适用场合,为超磁致伸缩电-机转换器的优化设计、整体性能预估、控制及使用提供参考。
- 徐鸿翔朱玉川蒋鑫陈龙
- 关键词：超磁致伸缩材料
