基于LMS算法的超磁致伸缩执行器微位移自适应控制

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随着精密定位技术的发展,越来越多的领域中开始研究如何在工程中进行有效的应用。超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)是一种具有高精度、大应变、高机电耦合系数的材料,是研制精密驱动器的重要材料。然而由于GMM存在磁滞回、非线性的伸缩、涡流效应等会使得在控制过程中产生调节时间长,系统不稳定等因素。以GMM材料制作的超磁致伸缩执行器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)是一种可以进行微位移驱动的机构。本文以GMA为研究对象,建立了磁滞模型并结合自适应控制算法对GMA进行微位移控制研究。论文主要内容:第一章介绍了精密定位的背景,说明了控制GMA的意义,阐述了特点以及在国内外的应用。第二章介绍了GMM正效应机理,GMM伸长所发生的具体理论并依此研究了GMA的工作性能,在研制GMA时应当注意的事项,并介绍了GMA中线圈的设计方法。第三章介绍了GMA的磁滞回建模,通过J-A模型阐述了GMA的内部磁场变化,建立了滞回位移输出模型,给出需要辨识的参数并通过分层遗传算法对参数模型进行辨识,针对不同条件下的辨识数据进行分析。第四章介绍了GMA控制系统的设计,通过LMS算法对GMA进行自适应控制并提出改进的变步长LMS算法对控制系统进行改进,通过改进的变步长LMS算法提高控制过程中的响应速度。第五章通过搭建GMA控制系统,对不同电流和预应力状态下的位移大小进行测量,通过改进LMS算法对系统进行控制,对比直流电和交流电下的磁致伸缩位移控制精度。通过Sigmiod函数LMS算法和改进的变步长LMS算法进行比较,控制过程中提高了响应速度,控制精度达到理想位移精度。
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