新型硅胶-磁转子磁能直驱平台及其振动控制研究

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磁致伸缩材料、形状记忆合金等新型智能材料作为精密驱动平台的驱动材料,其优异的微变形性能得越来越广泛的关注。然而,受限于智能材料自身特性和驱动机理,其应用局限于低频系统的振动主动控制,且存在低行程、低驱动力、低频响等问题。本文参照磁致伸缩材料的应变机理,用椭球磁转子替代磁畴旋转作动,结合被动隔振材料硅胶,根据磁能直驱原理,设计了适用于主被动一体振动控制的硅胶-磁转子组合磁能直驱平台,完成了平台驱动的理论研究、系统详细设计及性能测试,实现了大行程直接驱动。本论文主要内容包括:(1)电-磁-机械耦合驱动本构模型研究。建立了驱动平台磁转子旋转作动的几何关系模型。利用等效电路模型及等效电荷模型建立电磁本构关系,完成激励电流作用下磁转子扭矩计算,通过几何分析、哈密顿原理和拉格朗日方程建立耦合驱动本构模型(2)基于耦合本构关系的直驱平台系统设计。利用电-磁-机械本构模型完成多驱动性能指标关系函数推导,建立优化方向,完成直驱平台驱动方案设计。对比分析多种硅胶-磁转子组合方案,确定最优方案。完成直驱平台详细设计。(3)直驱平台样机制造与开环测试:完成直驱平台样机制造与装配,搭建平台开环测试系统,测试直驱平台各项运动学指标及被动隔振、振动开环控制效果,完成本构模型参数识别,验证模型可靠性。
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