为减少温度对超磁致伸缩执行器（GMA）输出位移的影响,采用串级PID控制策略对GMA进行精确温度全闭环控制。通过热平衡方程推导了GMA的传热学数学模型,并建立了串级PID控制策略的实施方案。采用遗传算法对串级PID控制器进行PID参数优化整定。仿真结果表明,遗传算法优化得到的GMM温度阶跃响应曲线的调节时间和超调量指标均优于单纯形法优化后的响应曲线指标。而在GMA温控平台上的试验结果表明,串级PID控制获得的GMM温度阶跃响应调节时间513.2s,超调量2.75%,温控精度可达±0.1℃,控制效果远远优于单环控制。

阐述了超磁滞伸缩执行器的自由能磁滞模型,着重分析了该自由能磁滞模型特点,巧妙提出了能高效实现此自由能磁滞模型的数值实现方法,使其用于超磁致伸缩执行器的实时控制系统成为可能.通过与已有文献的计算数据和实验数据对比表明:本文所提出的数值实现方法在提高效率的同时保证了计算精度.

在分析超磁致伸缩材料的驱动原理和超磁致伸缩执行器结构的基础上,重点对执行器内部的驱动磁场进行了理论分析和实验研究,得出了超磁致伸缩执行器驱动电流与超磁致伸缩棒的驱动磁场之间存在一定的非线性和滞回的结论,并分析了其产生原因,为进一步提高超磁致伸缩执行器的性能奠定了基础.

提出了射流伺服阀用超磁致伸缩执行器结构,采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩执行器结构参数对超磁致伸缩棒内磁场分布的影响机理,给出了超磁致伸缩执行器结构设计的原则。推导出考虑超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀时驱动磁场与执行器输出位移的关系方程式,并通过仿真与实验研究揭示了超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀性对超磁致伸缩执行器位移输出的影响规律,最后求出所设计超磁致伸缩执行器漏磁系数约为1.4.

介绍了超磁滞伸缩执行器的自由能磁滞模型,对该自由能磁滞模型的数值计算进行了具体分析,由此提出了该自由能磁滞模型的四种数值实现方法;比较了四种数值实现方法的计算精度和计算效率,并与已有文献的实验结果和计算结果对比,得出近似Gauss-Legendre积分法进行积分离散化与矩阵表示法实现核函数相结合的方法在保证计算精度的同时,大大缩短了运算时间,是超磁致伸缩执行器的自由能磁滞模型的四种数值实现方法中的最优算法.

针对超磁致伸缩伺服阀的结构特点，研究了其参数设计规律，建立了超磁致伸缩伺服阀集中参数数学模型和动态仿真模型。通过仿真研究得出了该伺服阀主要设计参数对其动态特性的影响规律及其稳定性特点，通过对主要设计参数的优化表明，在-8dB幅值稳定裕量下超磁致伸缩伺服阀幅频宽可以达到近700Hz。

论述了超磁致伸缩材料在电液控制元件中的应用研究现状,基于超磁致伸缩材料的特点和未来航空航天领域对高频大流量伺服阀的迫切需求,提出了一种由超磁致伸缩执行器驱动的新型射流伺服阀的结构,分析了其工作原理与特点,同时对该新结构伺服阀涉及的温度控制、热补偿、预压力施加与零位调节与驱动磁场均匀化等关键技术进行了详细分析并给出了具体实施方法。

提出一种面向高频伺服阀的新型超磁致伸缩执行器驱动结构。采用有限元法对所设计超磁致伸缩执行器磁场分布进行了数值模拟,分析了驱动与偏置电流、超磁致伸缩棒尺寸、永磁体及输出杆结构形式等因素对执行器磁场分布的影响,揭示了其影响与作用规律。以数值模拟结果为依据对执行器结构形式与设计参数进行了优化,数值模拟及其优化结果与实验曲线基本吻合。

提出了射流伺服阀用超磁致伸缩执行器结构采用磁场有限元法分析了超磁致伸缩执行器结构参数对超磁致伸缩棒内磁场分布的影响机理给出了超磁致伸缩执行器结构设计的原则。推导出考虑超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀时驱动磁场与执行器输出位移的关系方程式并通过仿真与实验研究揭示了超磁致伸缩棒内磁场分布不均匀性对超磁致伸缩执行器位移输出的影响规律最后求出所设计超磁致伸缩执行器漏磁系数约为1.4.

摘要：超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，可用于机器人、阀门、微动工具、精密加工、微机电系统和声纳系统等领域。本文介绍了超磁致伸缩执行器的原理和分类及其在流体控制元件中的应用研究现状，并对超磁致伸缩执行器在流体机械中的应用前景进行了展望。 关键词：超磁致伸缩；执行器；流体控制元件 引言 液压伺服系统的性能主要取决于组成该系统的阀、泵各液压马达等流体控制元件的性能。因此提高流体控制元件的性能一直是人们努力的目标。传统的流体控制元件主要采用电动机、电磁铁作为驱动元件。近年来，随着一些新型材料的出现，使大幅度提高流体控制元件的性能成为可能。超磁致伸缩材料就是一种新型的电（磁）一机械能转换材料，具有在室温下应变量大、能量密度高、响应速度快等特性，国外已将它应用于伺服阀、...