北京航空航天大学学报 ›› 2016, Vol. 42 ›› Issue (12): 2648-2653.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0815

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超磁致伸缩作动器小回线动态J-A模型

高晓辉, 刘永光, 裴忠才   

  1. 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院, 北京 100083
  • 收稿日期:2015-12-09 出版日期:2016-12-20 发布日期:2016-05-03
  • 通讯作者: 裴忠才,Tel.:010-82339730,E-mail:peizc@buaa.edu.cn E-mail:peizc@buaa.edu.cn
  • 作者简介:高晓辉,男,博士研究生。主要研究方向:智能材料作动器、非线性控制及伺服控制。Tel.:010-82339790,E-mail:hgaoxiaohui@126.com;刘永光,男,博士,副教授,硕士生导师。主要研究方向:智能材料作动器、非线性控制流体传动控制及伺服控制。Tel.:010-82338870,E-mail:lyg@buaa.edu.cn;裴忠才,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:流体传动及控制、机电控制及机器人。Tel.:010-82339730,E-mail:peizc@buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(11272026)

Minor loop dynamic Jiles-Atherton model in giant magnetostrictive actuator

GAO Xiaohui, LIU Yongguang, PEI Zhongcai   

  1. School of Automation Science and Electrical Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China
  • Received:2015-12-09 Online:2016-12-20 Published:2016-05-03
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China (11272026)

摘要: 超磁致伸缩作动器(GMA)输入输出之间存在着磁滞非线性关系,当研究其中高频输出特性时,为了降低材料自身迟滞非线性特性的影响,往往选用零点与饱和状态之间线性度较好的不饱和小回线,因此很有必要开展动态不饱和小回线数学模型的研究。首先在综合研究磁致伸缩材料(GMM)和GMA结构动力学特性的基础上结合安培环路定理提出以励磁电流为输入、应变为输出的动态Jiles-Atherton(J-A)模型,然后在引入磁滞回线特性变量的基础上得出J-A模型关键模型参数对其特性的影响规律,根据不饱和小回线仿真与实验波形的偏离特性提出模型参数的修正方法得到不饱和小回线动态J-A模型。最后,在不同频率和不同饱和幅值下通过实验验证该数学模型的正确性。

关键词: 超磁致伸缩作动器(GMA), 动态, Jiles-Atherton (J-A)模型, 小磁滞回线, 参数修正

Abstract: Hysteresis nonlinear relationship between input and output exists in giant magnetostrictive actuator (GMA). In order to lower hysteresis nonlinearity of material, minor hysteresis loops are often applied when the high frequency characteristics are studied. Therefore, it is very important to research the mathematic model of minor hysteresis loops. First, the dynamic hysteresis model is established combining Ampere circuital theorem with giant magnetostrictive material (GMM) and structural dynamic characteristic of GMA, which regards exciting current as input variable and strain as output variable. Then, the laws between model parameters and hysteresis loop characteristic are achieved by simulation and minor hysteresis loop dynamic Jiles-Atherton (J-A) model is proposed through modifying the model parameters according to the error characteristic between simulation and experiment waveform. Finally, the mathematic model is proved at different frequencies and exciting currents by experiment.

Key words: giant magnetostrictive actuator (GMA), dynamic, Jiles-Atherton(J-A) model, minor hysteresis loop, parameter modification

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