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采用磁流体的力矩马达动态特性研究

作　者: 宋彦伟
导　师: 李松晶
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 磁流体力矩马达动态特性参数辨识
分类号: TH137
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

力矩马达作为伺服阀的电-机械转换装置,其动态特性对整个伺服阀的特性有较大影响。磁流体是一种在外加磁场作用下具有较大磁化强度的磁性液体,利用其磁化、阻尼和润滑特性的应用日趋广泛。本文提出利用磁流体的特殊性质,将磁流体添加到伺服阀力矩马达的工作间隙中,从而改善伺服阀力矩马达动态性能的方法。由于磁流体具有较大的导磁率,可提高力矩马达磁路效率、增大力矩马达的输出力矩和位移,从而增加伺服阀的输出流量;同时,利用磁流体的粘度特性,可增强力矩马达阻尼及抗干扰能力,从而增强伺服阀及伺服控制系统的稳定性。本文对不添加磁流体和添加磁流体的力矩马达数学模型进行了研究,采用MATLAB/Simulink仿真软件,分析了力矩马达及磁流体参数变化时,力矩马达的动态特性,给出了时域和频域分析结果;采用高速激光位移传感器,对不添加磁流体和添加磁流体时,力矩马达的频率响应进行了实验研究,从而对数学模型及仿真方法进行了验证。在理论模型和实验数据的基础上,用最小二乘参数辨识的方法对力矩马达中的不确定参数及磁流体参数进行辨识,从而对添加磁流体的力矩马达进行了实验建模。最后,对干扰信号作用下添加磁流体和不添加磁流体的力矩马达动态响应特性进行了仿真研究,给出了磁流体作用下力矩马达的抗干扰效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 伺服阀力矩马达分类及工作原理  9-12
    1.2.1 动圈式力马达  9-10
    1.2.2 动铁式力矩马达  10-12
  1.3 磁流体材料及其特点  12-14
    1.3.1 磁流体的组成及分类  12-13
    1.3.2 磁流体的特性  13-14
  1.4 国内外应用研究概况  14-18
    1.4.1 电液伺服阀的研究概况  14-16
    1.4.2 磁流体的研究概况  16-17
    1.4.3 本课题的研究目的和意义  17-18
  1.5 本文主要研究内容  18-19
第2章力矩马达数学模型  19-32
  2.1 力矩马达数学模型  19-27
    2.1.1 磁路模型  19-24
    2.1.2 电路模型  24-27
    2.1.3 力矩马达传递函数  27
  2.2 添加磁流体的力矩马达模型  27-31
    2.2.1 磁流体的物理模型  27-28
    2.2.2 导磁率引起的参数变化  28-30
    2.2.3 添加磁流体的力矩马达传递函数  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章力矩马达动态特性仿真分析  32-50
  3.1 力矩马达仿真模型及参数  32-34
    3.1.1 仿真模型  32-33
    3.1.2 仿真参数的确定  33-34
  3.2 未添加磁流体的力矩马达特性分析  34-37
  3.3 磁流体对力矩马达动态特性的影响  37-44
    3.3.1 导磁率对动态特性的影响  37-39
    3.3.2 阻尼特性对动态特性的影响  39-41
    3.3.3 弹性系数对动态特性的影响  41-43
    3.3.4 磁流体参数对动态特性的影响分析  43-44
  3.4 实验建模的动态特性分析  44-49
    3.4.1 力矩马达动态特性分析  44-47
    3.4.2 磁流体对干扰信号的抑制作用  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章力矩马达动态特性实验研究  50-56
  4.1 力矩马达实验  50-52
    4.1.1 实验原理  50-51
    4.1.2 激光位移测量原理  51-52
  4.2 实验结果分析  52-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章力矩马达及磁流体参数辨识  56-65
  5.1 最小二乘拟合原理  56-57
  5.2 参数辨识  57-64
    5.2.1 力矩马达参数辨识  58-60
    5.2.2 磁流体参数辨识  60-62
    5.2.3 力矩马达中空气及机械阻尼参数辨识  62-64
  5.3 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-71
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  71
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  71
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  71-72
致谢  72

采用磁流体的力矩马达动态特性研究

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