超磁致伸縮換能器滯回非線性模型的研究.pdf

1、在磁致伸縮效應及逆磁致伸縮效應下，超磁致伸縮換能器的輸入與輸出均存在著顯著的磁機耦合和滯回非線性行為。為了設計及使用器件，必須建立其準確的數(shù)學模型。本文對換能器的滯回非線性模型進行了深入研究，取得了以下成果：
　　 1.基于二次疇轉磁致伸縮模型和無滯回磁化強度模型，將線性壓磁方程擴展為一個非線性本構模型Ⅰ。利用此本構模型Ⅰ和一種利用熱力學關系建立的非線性本構模型Ⅱ對超磁致伸縮材料的磁機耦合實驗非線性行為進行了模擬，比較分析了它們

2、的性能，為建立換能器的磁機耦合滯回非線性模型提供了理論依據(jù)。
　　 2.為了得到基于Jiles-Atherton的超磁致伸縮換能器滯回模型的最佳參數(shù)，提出了梯度算法與混合編碼遺傳算法相結合的四個混合遺傳算法，即GATR1、GALM1、GATR2和GALM2。仿真與實驗結果表明GATR1能自動準確地辨識滯回模型在不同頻率下的參數(shù)，從而可將該滯回模型擴展為一個能在廣闊頻率范圍內(nèi)準確描述換能器外加磁場和輸出應變之間關系的動態(tài)滯回模型。

3、
　　 3.基于非線性本構模型Ⅱ、Weiss鐵磁理論、Jiles-Atherton模型、Bertotti損耗統(tǒng)計物理理論和換能器結構動力學原理建立了超磁致伸縮換能器在外加磁場作用下的磁機耦合動態(tài)滯回非線性模型。模型計算結果與實驗結果對比，驗證了所建模型能在廣闊工作條件(不同偏置磁場、不同驅動頻率和不同預應力)下，描述換能器的外加磁場與輸出磁化強度、應變的磁機耦合動態(tài)滯回特性，對換能器的性能估計和控制器設計具有重要的指導意義。

4、r>　　 4.推出在各種輸入變化情況下，Preisach模型記憶曲線頂點矩陣的更新算式，建立了以記憶曲線頂點坐標矩陣為基礎的Preisach類神經(jīng)網(wǎng)絡超磁致伸縮換能器滯回模型。仿真結果表明，該模型消除了傳統(tǒng)Preisach模型對輸入信號的限制條件，能預測換能器在復雜外加磁場下，輸出磁化強度和位移的滯回特性。
　　 5.基于Jiles-Atherton模型、磁機械效應方法定律和磁路定律，建立了一個超磁致伸縮磁力控制器的滯回模型。