项目名称: 磁致伸缩作动器非线性敏感参数辨识及其稳定性主动控制

项目编号: No.11272026

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘永光

作者单位: 北京航空航天大学

项目金额: 75万元

中文摘要: 磁致伸缩作动器因其具有频响快、出力大、能量密度高等独特优点,已在振动主动控制,换能等方面受到了广泛关注和研究。但由于本征非线性因素的存在,导致磁致伸缩作动器的应用存在重大非线性失稳隐患,严重制约了其在重要设备上的使用和推广。本项目以磁致伸缩作动器为研究对象,采用非线性理论建立包含非线性预压弹簧刚度、干摩擦及磁滞等因素在内的非线性动力学模型。通过理论分析、仿真和实验、揭示其非线性动力学行为规律,确定其非线性敏感参数及失稳边界,并研究跳出敏感区域方法。提出以非线性稳定裕度为目标的优化设计方法,给出最佳参数确定方法和设计准则。分析研究以非线性稳定为边界条件的振动主动控制策略的一般规律,给出非线性稳定的控制方法。并通过实验对磁致伸缩作动器典型非线性动力学行为进行复现和验证。主要研究成果将为磁致伸缩作动器的设计及安全可靠运行提供理论依据和技术支撑,对其它类型非线性作动器及振动主动控制具有借鉴意义。

中文关键词: 磁致伸缩作动器;全因素耦合模型;非线性动力学行为;参数辨识;Lyapunov稳定性

英文摘要: Magnetostrictive Actuator has been paid the wide attention and research in the vibration active control field because it is characterized by high frequency response, large output force and high energy density. However, the typical non-linear factors of Magnetostrictive Actuator, existed in its principle, may result in the serious nonlinear instability hidden trouble, which severely restricts its application and promotion in a lot of important equipments and applications. Addressing Magnetostrictive Actuator with its relative vibration active control system, and using nonlinear dynamics theory, this plan builds the nonlinear dynamic model to contain non-linear pre-compressive spring stiffness, dry friction, hysteresis lag and other nonlinear factors. Through theoretical analysis, simulation and principle experiment, this study reveals its nonlinear behavior rule, determines the sensitive parameters and instability boundaries, and searches the mechanism to escape the nonlinear instable area. Then, an optimized design method taking nonlinear stability margin as target is put forward, and a selection method and design criteria to get optimal parameters is provided. Furthermore, the general rule of the vibration active control strategy which takes the nonlinear stability as boundary conditions is studied, the control

英文关键词: Giant magnetostrictive actuator;Fully coupled model;Nonlinear dynamic behaviors;Parameter identification;Lyapunov stability

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