摘要：针对主动悬架的高能耗问题,设计了一种混合电磁悬架双向馈能半主动控制系统。首先,建立了悬架的二自由度机-电耦合模型,设计了双向馈能电路,提出了天棚算法和滞环电流控制相结合的悬架半主动控制系统,并基于随机振动理论和阻尼耗散机理,推导了其动力学和能量性能指标。其次,分析了被动阻尼和负载电阻对悬架动力学性能和能量性能的影响规律,优化了被动阻尼系数和电阻尼系数。最后,搭建了控制系统仿真模型,仿真结果表明,该系统能将电磁器件产生的电能存储在直流蓄电池中,并能利用存储的电能连续调节电阻尼力来改善悬架舒适性和平顺性,显示了低能耗控制特性。

摘要：针对悬架主动控制高能耗的问题,研究了双向AC/DC变换器的双波段滞环电流控制器,并提出了一种电磁式馈能悬架半主动控制系统。建立了悬架的机-电耦合模型,基于电流控制器和天棚算法设计了馈能减振控制电路,理论推导了电流控制器的电流波纹系数和开关周期,理论分析和仿真表明其有快速高精度的电流跟踪能力。此外,仿真表明,该耦合模型能描述相对位移、感应电动势和电流随负载电阻变化的合理变化趋势。该半主动控制系统能采集和存储振动能量,并利用存储的能量调节电阻尼力抑制悬架振动,具有低能耗减振特性。

摘要：超磁致伸缩器件的输入应力与输出磁通密度存在着滞回非线性。基于Jiles-Atherton模型、磁机械效应方法定律和磁路定律,建立一个超磁致伸缩磁力控制器件的滞回模型。试验结果表明,该模型能较好地描述在变化应力和恒定偏置磁场作用下,超磁致伸缩器件输入应力与输出磁通密度及磁力的滞回关系,并可以预测偏置磁场对器件输出性能的影响,从而对器件的设计与分析具有重要指导意义。

摘要：考虑超磁致伸缩驱动器频率相关的涡流损耗和异常损耗,将Jiles-Atherton静态磁化强度模型扩展为动态磁化强度模型。基于动态磁化强度模型及驱动器结构动力学原理,建立驱动器的动态磁滞模型,并应用遗传算法辨识该模型的参数。试验结果表明,该模型能在较宽的频率范围内较好地描述驱动器的动态磁滞特性,对驱动器的性能估计和控制器设计具有重要指导意义。

摘要：稀土-铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件,必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理,针对研制的超磁致伸缩致动器,建立了系统的磁-机械强耦合模型,并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合,表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系,模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。

摘要：在电磁学原理和机械振动原理的基础上,通过分析致动器的Terfenol-D棒、弹簧和输出顶杆的机械阻抗,建立了致动器的动态线性模型,该模型描述了输出位移和输入电流间的关系。应用该模型对致动器的输出位移进行计算,计算结果与实验结果比较发现,在频率范围0～2200Hz区间内,可以采用该模型描述致动器在不同频率交流磁场作用下的输出位移特性,通过实验验证了模型的正确性和实用性。研究结果对于致动器的设计、优化与应用奠定了基础。

摘要：依据欧拉–伯努利梁结构动力学理论、磁致伸缩材料线性本构方程和法拉第电磁感应定律,建立Galfenol悬臂梁振动能量采集器的分布参数机电耦合动态模型,由该模型推导出器件的频率特性表达式。计算在加速度激励下,器件输出的电压、电流、功率和顶端相对位移,并对器件的机电双向耦合重要动力学特性,如短路和开路行为,进行深入研究。计算结果与实验结果的比较表明,该模型能提供器件在低加速度激励时的合理数据趋势,并能预测器件在多阶模态下的机电双向耦合动态特性。建立的模型对于器件的整体性能预估、设计、控制和使用具有重要的指导作用。

摘要：研究了铁镓合金(Galfenol)的磁致伸缩特性,提出一种基于Galfenol的新型磁致伸缩压力传感器,以实现机器人的触觉力精确感知。该传感器利用磁致伸缩逆效应将压力转换为电压信号,从而完成对压力的精确测量。设计、制作了磁致伸缩压力传感器,采用双永磁体回形磁路优化了压力传感器的磁场。对传感器进行了理论分析与实验研究,讨论了偏置条件、外压力等因素对输出电压峰值的影响。实验结果表明,在偏置磁场为4.8kA/m、施加的压力为2.5Hz、6N时,传感器的输出电压峰值达16mV,且输出电压峰值与压力呈较好的线性关系。研制的传感器具有结构简单、线性度好、反应速度快等特点,可以满足机器人触觉感知的需求,也可应用于其他领域的压力测量。

摘要：基于电路理论和系统动态方程提出了超磁致伸缩换能器的系统化整体结构设计方法。建立了超磁致伸缩超声换能器的有源元件Terfenol -D棒和各振动组件的机电等效电路 ,与电路理论相类比推导出谐振状态的频率方程 ,求解频率方程得出换能器各部分的结构尺寸。以这些尺寸为依据 ,用数值计算软件计算磁致伸缩棒中磁场分布情况。用有限元法建立了换能器的磁 -机械耦合动态方程 ,结合磁场分布情况 ,求解动态方程得出谐振频率 ,与给定谐振频率对比并校核原结构设计 。

摘要：结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型,对磁致伸缩致动器控制系统进行了仿真,设计了PID调节器,并在此基础上进行了离散化,得到了数字控制系统,为磁致伸缩致动器控制系统的硬件选型和硬软件设计提供前提条件.