基于DSP控制的超磁致伸缩式高速开关阀的研究

发布时间：2020-05-08 06:29

【摘要】：随着现代电子技术、液压技术和计算机技术的发展,开发数字控制方式的液压元件具备了理论和现实条件。超磁致伸缩材料是上世纪的重要发现,从此各国竞相开发超磁致材料的应用产品。本文分析了几种液压控制阀的应用和性能,重点分析了高速开关阀的应用、性能和分类。在此基础上提出了以超磁致伸缩材料为阀芯,以DSP为控制器,带有总线型接口的高速开关阀的研究课题。 本文首先分析了超磁致伸缩材料的性能和应用机理;建立了基于此材料的致动器的静、动态模型,对动态模型进行了仿真;分析了超磁致伸缩致动器通用及开关型应用的特点;应用超磁致伸缩致动器设计了双联锥阀形式的高速开关阀结构。 其次采用DSP数字控制器TMS320LF2407设计了高速开关阀的控制、通讯等电路。其中详细分析设计了高速开关阀的电源、显示、串口和CAN通讯电路;重点分析设计了控制高速开关阀的驱动放大电路。设计中采用了CPU与功率放大部分电气隔离措施,提高其可靠性和安全性;同时使用双电压驱动方式,缩短了高速开关阀的开关响应时间,因而提高了响应频率。 在硬件电路基础上,设计了高速开关阀显示、串行和CAN通讯接口以及PWM控制信号的软件模块。 最后对高速开关阀的阀芯运动特性以及占空比对阀芯运动的影响做了分析,进而分析了高速开关阀的静、动态特性,提出了提高动态特性的措施。
【图文】：

故在宏观上不呈现磁性。当外磁场作用到铁磁体时，在每个磁畴内晶格都发生改变，，其磁化强度方向是自发形变的一个主轴。开始阶段是使磁畴间的边界发生移动，亦即使取向与外磁场方向夹角小的那些磁畴的体积增大，如图2.1(b)所示。外磁场继续增强时，磁畴内的磁矩逐渐旋转到外磁场方向，直至饱和，如图2.1()c所示。倘若外磁场再增加时，则磁畴内的磁化强度几乎不再增加。在有外磁场时，大量磁畴的磁化方向趋于外磁场方向，在宏观上产生形变，出现磁致伸缩现象。图2.1磁畴内磁矩随外磁场变化情况图中H为铁磁材料的平均磁场强度，Hs为外磁场磁场强度。其长度的变化用其相对伸长量△111表示，称为磁致伸缩系数(又)。这个系数一般是通过测量沿着主轴(<100>，<110>，<111>)方向长度变化得到的

减小热致变形对可控位移输出的影响。1端盖2输出杆7螺母8预压弹簧图3一13线圈骨架9冷却液进口4励磁线圈5冷却液出口10Terfenol一D棒11套筒6底座12外壳超磁致伸缩致动器结构原理图3.2GMA静态数学模型GMA的动作实际上是一个复杂的电磁场与机械场祸和及能量转化的过程。要定量的研究GMA动作及其响应特性就必须根据其磁致伸缩机理建立其模型。GMA的静态特性是指输入命令是恒定量或者缓慢变化时，转换器输出量也达到相应的稳定值时的工作状态。GMA的静态输出位移、力特性与其结构尺寸、GMM的内部应力状态、GMM特性参数、激励电流等直接相关。3.2.1磁致伸缩效应的数学模型超磁致伸缩效应亦称作压磁效应，其物态方程反映了磁学量(，HB)和力学量(，TS)之间的相互关系。稀土超磁致伸缩致动器的GMM棒在外加激励磁线圈磁场作用下产
【学位授予单位】：上海海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH137.5

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本文编号：2654274