磁致伸縮電液伺服閥理論與技術(shù)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電液伺服閥主要組成 1
1.1.1 電液伺服閥概述 1
1.1.2 電-機(jī)轉(zhuǎn)換器 2
1.1.3 液壓放大器 3
1.2 智能材料及其驅(qū)動(dòng)的新型電液伺服閥 5
1.2.1 壓電材料/電致伸縮電液伺服閥 5
1.2.2 形狀記憶合金/磁控形狀記憶合金電液伺服閥 9
1.2.3 磁流變液電液伺服閥 10
1.2.4 電流變液電液伺服閥 12
1.3 磁致伸縮材料 13
1.3.1 磁致伸縮形變機(jī)理 13
1.3.2 超磁致伸縮材料的發(fā)展 13
1.4 超磁致伸縮材料在電液伺服閥中的應(yīng)用 14
1.4.1 超磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)的新型電液/電氣伺服閥 14
1.4.2 超磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)的電液伺服閥關(guān)鍵技術(shù) 18
1.5 本章小結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 磁致伸縮電液伺服閥及其多物理場(chǎng)優(yōu)化 23
2.1 超磁致伸縮材料的應(yīng)用特性 23
2.1.1 磁致伸縮特性 23
2.1.2 壓應(yīng)力特性 25
2.1.3 溫度特性 27
2.1.4 倍頻特性 27
2.1.5 渦流損耗特性 28
2.2 超磁致伸縮射流伺服閥結(jié)構(gòu)及原理 29
2.3 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的電磁驅(qū)動(dòng) 30
2.3.1 GMA磁路模型 30
2.3.2 GMA磁場(chǎng)分析 32
2.4 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的熱傳導(dǎo) 36
2.4.1 GMA傳熱模型 36
2.4.2 GMA熱場(chǎng)分析 44
2.5 射流液壓放大器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 45
2.5.1 淹沒(méi)紊動(dòng)射流理論 45
2.5.2 射流液壓放大器優(yōu)化模型 47
2.5.3 射流液壓放大器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 52
2.6 超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)型噴嘴擋板閥 55
2.6.1 超磁致伸縮三噴嘴擋板閥的結(jié)構(gòu)與工作原理 55
2.6.2 超磁致伸縮四噴嘴擋板閥的結(jié)構(gòu)與工作原理 56
2.7 本章小結(jié) 57
參考文獻(xiàn) 58
第3章 磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器磁致位移模型與控制 60
3.1 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器磁致位移理論模型研究現(xiàn)狀 60
3.1.1 本構(gòu)耦合模型 60
3.1.2 磁滯建模與控制 61
3.2 基于復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器磁致位移模型 64
3.2.1 基于復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的磁化模型 64
3.2.2 磁致伸縮模型 70
3.2.3 機(jī)械傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型 71
3.3 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的特性分析 72
3.3.1 GMA位移測(cè)試系統(tǒng) 72
3.3.2 GMA位移輸出的靜態(tài)性能 73
3.3.3 GMA位移輸出的動(dòng)態(tài)性能 76
3.4 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 84
3.4.1 伺服閥用GMA的驅(qū)動(dòng)要求 84
3.4.2 伺服閥用GMA驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì) 85
3.4.3 實(shí)驗(yàn)研究 87
3.5 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器的前饋逆補(bǔ)償控制 88
3.5.1 前饋逆補(bǔ)償控制系統(tǒng)及控制原理 89
3.5.2 GMA的動(dòng)態(tài)逆模型 90
3.5.3 仿真與實(shí)驗(yàn) 94
3.6 本章小結(jié) 98
參考文獻(xiàn) 99
第4章 磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器熱損耗與熱致位移控制 103
4.1 熱致位移研究現(xiàn)狀 103
4.1.1 熱損耗研究現(xiàn)狀 103
4.1.2 熱致位移抑制研究現(xiàn)狀 106
4.2 GMA熱功率損耗模型與分析 109
4.2.1 GMA結(jié)構(gòu)及其工作原理 109
4.2.2 熱功率損耗對(duì)GMA輸出性能的影響 110
4.2.3 熱功率損耗理論模型與實(shí)驗(yàn)研究 110
4.2.4 降低執(zhí)行器熱功率損耗的方法 117
4.3 基于管式冷卻執(zhí)行器的熱場(chǎng)有限元仿真與分析 122
4.3.1 仿真模型的建立 122
4.3.2 穩(wěn)態(tài)傳熱仿真結(jié)果分析 125
4.4 基于腔式冷卻執(zhí)行器的傳熱數(shù)學(xué)模型與數(shù)值分析 135
4.4.1 腔式冷卻執(zhí)行器結(jié)構(gòu)及工作原理 135
4.4.2 穩(wěn)態(tài)等效熱阻模型 136
4.4.3 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)及熱致位移計(jì)算模型 138
4.4.4 理論模型計(jì)算 144
4.5 超磁致伸縮電-機(jī)轉(zhuǎn)換器熱致位移控制實(shí)驗(yàn)研究 149
4.5.1 溫控測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建 150
4.5.2 管式冷卻執(zhí)行器溫控實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 154
4.5.3 腔式冷卻執(zhí)行器溫控實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 157
4.5.4 管式主動(dòng)冷卻與腔式主動(dòng)冷卻對(duì)比分析 160
4.6 本章小結(jié) 161
參考文獻(xiàn) 162
第5章 射流與噴嘴擋板液壓放大器的建模理論 165
5.1 射流與噴嘴擋板液壓放大器理論研究現(xiàn)狀 165
5.1.1 射流液壓放大器 165
5.1.2 噴嘴擋板液壓放大器 166
5.2 射流液壓放大器結(jié)構(gòu)及工作原理 167
5.3 射流液壓放大器通流面積的求取 168
5.3.1 通流面積的線性模型 168
5.3.2 通流面積的非線性模型 171
5.4 射流液壓放大器模型及特性仿真 174
5.4.1 基于節(jié)流理論的射流液壓放大器模型 174
5.4.2 基于動(dòng)量定理的射流液壓放大器模型 184
5.5 噴嘴擋板液壓放大器的靜態(tài)特性模型 190
5.5.1 單噴嘴擋板閥的模型 190
5.5.2 雙噴嘴擋板閥的模型 193
5.5.3 三噴嘴擋板閥的模型 195
5.5.4 四噴嘴擋板閥的模型 198
5.6 噴嘴擋板液壓放大器參數(shù)設(shè)計(jì)理論 201
5.6.1 基于最大控制壓力靈敏度的參數(shù)設(shè)計(jì)理論 201
5.6.2 基于綜合性能最優(yōu)的參數(shù)設(shè)計(jì)理論 203
5.7 本章小結(jié) 213
參考文獻(xiàn) 214
第6章 射流與噴嘴擋板液壓放大器的數(shù)值模擬 217
6.1 射流與噴嘴擋板液壓放大器流場(chǎng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀 217
6.1.1 射流液壓放大器 217
6.1.2 噴嘴擋板液壓放大器 217
6.2 射流液壓放大器流場(chǎng)數(shù)值模擬 218
6.2.1 流場(chǎng)數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 218
6.2.2 射流液壓放大器流場(chǎng)數(shù)值模擬 219
6.2.3 射流液壓放大器模型的修正 222
6.3 噴嘴擋板液壓放大器的流場(chǎng)建模 223
6.3.1 流場(chǎng)模型建立 223
6.3.2 邊界條件設(shè)置 226
6.4 超磁致伸縮四噴嘴擋板閥的流場(chǎng)分析 226
6.4.1 噴嘴區(qū)域的流場(chǎng)分析 226
6.4.2 固定節(jié)流孔-噴嘴區(qū)域的流場(chǎng)分析 237
6.5 本章小結(jié) 244
參考文獻(xiàn) 245
第7章 磁致伸縮電液伺服閥理論模型與特性分析 247
7.1 超磁致伸縮射流伺服閥的理論模型 247
7.1.1 模型構(gòu)成與各環(huán)節(jié)方程 247
7.1.2 超磁致伸縮射流伺服閥的模型 251
7.2 超磁致伸縮射流伺服閥的理論特性 252
7.2.1 超磁致伸縮射流伺服閥的靜態(tài)性能 252
7.2.2 超磁致伸縮射流伺服閥的動(dòng)態(tài)性能 256
7.3 超磁致伸縮三噴嘴擋板閥數(shù)學(xué)模型 261
7.3.1 模型構(gòu)成與各環(huán)節(jié)方程 261
7.4 超磁致伸縮三噴嘴擋板伺服閥的理論特性 265
7.4.1 模型參數(shù)辨識(shí) 265
7.4.2 階躍響應(yīng)特性 266
7.4.3 正弦響應(yīng)特性 267
7.5 本章小結(jié) 269
參考文獻(xiàn) 270
第8章 磁致伸縮電液伺服閥的實(shí)驗(yàn)研究 271
8.1 超磁致伸縮射流伺服閥實(shí)驗(yàn)研究 271
8.1.1 測(cè)試系統(tǒng) 271
8.1.2 誤差來(lái)源及分析 273
8.2 超磁致伸縮射流伺服閥的測(cè)試 274
8.2.1 靜態(tài)性能測(cè)試 274
8.2.2 動(dòng)態(tài)性能測(cè)試 276
8.3 超磁致伸縮射流伺服閥理論模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 284
8.3.1 靜態(tài)性能對(duì)比 284
8.3.2 動(dòng)態(tài)性能對(duì)比 285
8.4 超磁致伸縮三噴嘴擋板伺服閥特性的實(shí)驗(yàn)研究 289
8.4.1 靜態(tài)特性測(cè)試 289
8.4.2 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試 292
8.5 本章小結(jié) 294
參考文獻(xiàn) 295
第9章 磁致伸縮電液伺服閥研究總結(jié)與展望 296
9.1 研究總結(jié) 296
9.2 研究展望 300