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碩士學位論文 基于單片機的自傳感執(zhí)行器控制技術研究
【摘要】 磁控形狀記憶合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,簡稱MSMA),是一種具有形狀記憶功能的新型功能材料。如今,以Ni-Mn-Ga為主要成分的MSMA常被用于傳感器和執(zhí)行器的解決方案中。在傳感器應用中,可以選用材料的磁導率作為應變、應力場求解的基本要素；在執(zhí)行器的應用中,可以通過MSMA材料產(chǎn)生的形變和位移來觀察磁場變化。該材料與以往的磁致伸縮材料相比,形變量是其50倍甚至更大,這種兼?zhèn)湫螤钣洃浶c超磁致伸縮現(xiàn)象的合金,在未來的科研領域中具有廣闊的應用前景。本文在基于雙線圈自傳感執(zhí)行器的實驗測試平臺研究基礎之上,搭建了單線圈自傳感執(zhí)行器的實驗裝置系統(tǒng)。從正逆特性兩方面研究了磁控形狀記憶合金的外特性,并根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),運用MATLAB繪制該材料的特性曲線,為以后研究基于單片機的自傳感執(zhí)行器控制技術提供理論依據(jù)。為了進一步驗證搭建模型的合理性和有效性,運用ANSYS仿真軟件建立了MSMA雙線圈和單線圈自傳感執(zhí)行器的有限元模型,采用棱邊單元法分析了MSMA雙線圈和單線圈自傳感執(zhí)行器在不同勵磁電壓作用下的三維靜態(tài)磁場。得出MSMA和硅鋼片在不同勵磁電壓作用下的磁感應強度和磁場強度的分布情況。根據(jù)模擬數(shù)據(jù)繪制了磁感應強度曲線,并且建立了雙線圈自傳感執(zhí)行器的數(shù)學模型,分析了勵磁線圈的空間磁場計算問題。對于單線圈自傳感執(zhí)行信號的分離,時分復用思想貫穿整個實驗過程,與采用空分復用思想進行信號解耦的雙線圈自傳感執(zhí)行器形成對比,分析自傳感執(zhí)行信號的輸出特點,并提取傳感信號,進一步論證磁控形狀記憶合金的實用價值和工程應用前景。
【關鍵詞】 磁控形狀記憶合金； ANSYS； 時分復用； 棱邊單元法； 自傳感執(zhí)行器；
【Key words】 Magnetically Controlled Shape Memory Alloy； ANSYS； Time Division Multiplexing； Edge Element Method； Self-sensing Actuator；
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