磁致伸缩致动器控制系统的研制

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1、河北工业大学硕士学位论文磁致伸缩致动器控制系统的研制姓名：翁玲申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：王博文2003.1.1翌苎三些查兰堡主兰!i兰姿一磁致伸缩致动器控制系统的研制摘要根据自动控制原理，结合超磁致伸缩材料的磁特性，设计了磁致伸缩致动器位移控制系统，制作了控制系统的硬件电路板，并对此控制系统进行了硬软件调试。控制系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件系统是以TMS320C31为核心的电路，主要包括人机接口部分、模数转换器部分、存储器接口部分、数控恒流源等，软件主要实现数据采集、处理和数据输出等功能。本控制系统具有反应速度快、可控精度高、

2、能实现自动控制等特点。采用多参数磁测量系统对磁致伸缩材料的特性进行了测试及分析。测试了磁致伸缩材料静态特性和动态特性，包括材料的磁致伸缩、磁滞回线、动态磁致伸缩系数、柔顺系数、磁机械耦合系数等。分析表明测试结果具有可靠性和可重复性，测试特性可以作为磁致伸缩致动器的设计参数。应用自动控制原理对致动器闭环控制系统进行了建模与仿真分析工作。建立了致动器的输入输出模型，推导了系统的传递函数，并在此基础上对系统进行了仿真分析。仿真分析包括模拟致动器的阶跃响应特性、频率响应特性和数字控制器实现致动器的预定指标等。应用电路理论设计了致动器控制系统的硬件电路。控制系统的核心

3、部分CPU采用DSP(TMS320C31)。电路设计主要包括译码电路设计、存储器接口电路设计、人机接口电路设计、AD转换器电路设计、数控恒流源接口设计等。绘制了PCB图，并对电路板进行了调试。调试结果表明，硬件电路设计合理，达到了预定设计指标。进行了致动器时域特性测试和控制系统的安装调试。时域特性测试包括致动器静态特性测试和阶跃响应特性测试，并根据测试结果分析了被控对象的传递函数。控制系统的安装调试包括开环和闭环调试，调试结果表明，致动器控制系统工作稳定，反映速度快，可控精度高，可以达到了设计要求的步距小于0．2pm指标。关键词；磁致伸缩，致动器，控制系统，

4、DSP，1MS320C3l壁垒竺丝茎垫堡丝型至鎏塑翌型．一一．INVESTIGATIoNoFCONTRoLLINGSYSTEMFoRMAGNETOSTRICTIVEACTUAToRABSTRACTThecontrollingsystemofamagnetostlictiveactuatorwasinvestigated．basedonautomaticcontroltheoryandcombinedwiththestaticanddynamicpropertiesofmagnetostrictivematerials．Theprintedcircuitboa

5、rdWasdesigned．andthesystemwasdebugged．ThecontrollingsystemismadeupoftWOparts．thehardwareandthesoRware．nlehardwarecomposesofseveralpartssuchashuman—machineinterface，analog—to-digitalconverter,memoryinterface，digitalcontrolpower．Thesoftwarefunctionsasdatacollection．disposalandoutput．

6、Thesystemhascharacteristicsofspeediness，highprecisionandautomatism．Thestaticanddynamicproperties，suchasmagnetostriction，hysteresisloop，dynamicstraincoefficientandmagnetomechanicalcouplingcoefficientweremeasuredwiththemagneticmeasurementsystemofmultipleparameters．Itisfoundthatthemea

7、surementresultisreliableandrepeatedandthattheparameterscailbeusedtodesignanactuator．ThemodeloftheclosedloopcontrollingsystemfortheactuatorWasfoundedinreferencetoautomaticcontroltheory．Basedontheinput-outputmodelandthetransferfunction，thesimulations．suchasstepandfrequencyresponseand

8、thedesignofappropriatedigi