基于自适应扰动观测器的电磁直线驱动器改进滑模控制

1

作者 高仁璟 王赓 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期64-75,共12页

针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模... 针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动等不确定性因素进行观测与自适应前馈补偿。为保证系统的有限时间收敛性,基于改进的全局快速终端滑模面设计等效控制部分,并引入改进的快速超螺旋算法作为趋近阶段的切换控制律,以进一步提升收敛速度并削弱抖振的影响。利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并通过仿真和试验验证控制方法的有效性。结果表明,所提出的控制方法具有增强系统鲁棒性、避免参数增益选择保守性的优势,能够实现对非线性时变扰动的自适应观测补偿,保证误差在有限时间内更快收敛的同时有效抑制抖振。 展开更多

关键词 电磁直线驱动器 自适应滑模扰动观测器 全局快速终端滑模 快速超螺旋算法 运动控制

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尺蠖粘滑复合式压电直线驱动器的设计

2

作者 罗孟涛 崔玉国 +3 位作者 李翔玮 梁荣喜 张增 许凯航 《压电与声光》 北大核心 2025年第5期908-913,共6页

为实现压电驱动器的快速驱动和大负载能力,提出了一种尺蠖粘滑复合驱动式压电直线驱动器的新构型。首先,基于结构一体化的思想设计了钳驱一体式定子,该定子体积小,结构紧凑;其次,基于增粘减滑的思想提出了双定子异步驱动式压电直线驱动... 为实现压电驱动器的快速驱动和大负载能力,提出了一种尺蠖粘滑复合驱动式压电直线驱动器的新构型。首先,基于结构一体化的思想设计了钳驱一体式定子,该定子体积小,结构紧凑;其次,基于增粘减滑的思想提出了双定子异步驱动式压电直线驱动器,分析了其减小位移回退机理;再采用有限元仿真软件ANSYS对定子的变形、应力及驱动器运动特性进行仿真分析;最后搭建了实验系统,测试驱动器的运动特性及负载能力。实验结果表明,在异步驱动下驱动器的输出位移具有良好的线性,位移回退率较单定子模式降低了39%,其最大速度为10.8 mm/s,最大水平负载为60 g,最大垂向负载为1.2 kg。 展开更多

关键词 压电直线驱动器 一体式定子 尺蠖粘滑 异步驱动 增粘减滑

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新型压电步进型精密直线驱动器 被引量：12

3

作者 刘国嵩 赵宏伟 +2 位作者 曾平 程光明 杨志刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期291-297,共7页

以压电叠堆为驱动元件,设计了新型的步进型精密直线驱动器。驱动器由于设计了独特的双侧对称箝位结构,可以利用精调斜块准确调整箝位面与动子的配合间隙,同时采用整体加工的柔性结构,保证了工作的稳定性和准确性。应用有限元分析方法对... 以压电叠堆为驱动元件,设计了新型的步进型精密直线驱动器。驱动器由于设计了独特的双侧对称箝位结构,可以利用精调斜块准确调整箝位面与动子的配合间隙,同时采用整体加工的柔性结构,保证了工作的稳定性和准确性。应用有限元分析方法对步进型精密直线驱动器进行了力学分析,并进行了大量的试验研究。试验测试结果表明:驱动器的分辨率达到40nm、行程18mm、驱动速度达到6mm/min,可牵引150g的载荷。 展开更多

关键词 直线驱动器 压电叠堆 柔性铰链 精密驱动 有限元分析

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磁控形状记忆合金直线驱动器 被引量：10

4

作者 张庆新 王凤翔 +1 位作者 李文君 杨静 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第20期1787-1790,共4页

介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理 ,并测得在 0 4T的磁场下其自由形变率可达 3.6%。根据其变形机理 ,利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统 ,实现了驱动器大的行程和往复运动 。

关键词 磁控形状记忆合金 马氏体相变 直线驱动器 样机

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MSMA直线驱动器的数学模型及控制系统 被引量：5

5

作者 张庆新 张红梅 +1 位作者 席剑辉 刘洋 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2007年第5期723-726,共4页

针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方... 针对新型功能材料磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy简称MSMA)在磁场作用下变形量大、动态响应频率高、功率密度大和机电能量转换效率高的特点,提出了一种基于MSMA材料的新型直线驱动器及其控制系统的设计方案,在分析了其工作原理的基础上,建立了系统的动力学模型,并进行了分析计算;给出了MSMA驱动器的样机和实验结果,实验结果表明:模型的正确性和实用性,为MSMA材料在智能系统中的应用提供了理论和实验基础。 展开更多

关键词 磁控形状记忆合金 直线驱动器 模型 样机 蠕动

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压电直线驱动器 被引量：3

6

作者 左建勇 颜国正 +1 位作者 高志军 卢秋红 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第3期232-234,239,共4页

采用电磁与压电相结合的方式给出了一种直线驱动器,详细介绍了该驱动器的结构与工作原理,并对其牵引力进行了估算与分析;比较了几种典型的驱动器控制信号波形,并选择一种较为合理的波形进行了驱动器性能试验,试验结果表明该驱动器能够... 采用电磁与压电相结合的方式给出了一种直线驱动器,详细介绍了该驱动器的结构与工作原理,并对其牵引力进行了估算与分析;比较了几种典型的驱动器控制信号波形,并选择一种较为合理的波形进行了驱动器性能试验,试验结果表明该驱动器能够可靠地实现双向运动,具有行程大,精度高,易于控制等特点,可用于微定位、微驱动等领域。 展开更多

关键词 直线驱动器 压电 工作原理 详细介绍 信号波形 性能试验 双向运动 试验结果 牵引力 微定位 微驱动 控制

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机器人灵巧手微型直线驱动器的建模和滑模位置控制 被引量：2

7

作者 姜力 刘宏 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第5期85-87,94,共4页

报导了用于机器人多指灵巧手的精密微型直线驱动器 ,它体积小、输出力大。建立了该驱动器的数学模型 ,并且基于滑模变结构控制理论设计了微型直线驱动器的位置控制策略。实验结果证明 ,该控制方案具有良好的鲁棒性和快速性。

关键词 机器人灵巧手 滑模控制 直线驱动器 数学模型

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新型压电式直线驱动器的研究 被引量：4

8

作者 程良伦 杨宜民 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1997年第10期16-19,共4页

介绍了采用带压电元件、圆弧缺口杠杆和双平行四边形弹簧的多级放大一体化结构的新型压电式直线驱动器的研究。实验表明：该直线驱动器的最大行程为400pm，最大输出力为50N，可控精度小于0．5μm，频带宽为100Hz，动作频率为50Hz（对应... 介绍了采用带压电元件、圆弧缺口杠杆和双平行四边形弹簧的多级放大一体化结构的新型压电式直线驱动器的研究。实验表明：该直线驱动器的最大行程为400pm，最大输出力为50N，可控精度小于0．5μm，频带宽为100Hz，动作频率为50Hz（对应最大行程）。该直线驱动器的特点是驱动力大、可控精度高、响应快、可直接用于NC机床、机器人装配、活塞加工数控系统的精密直接驱动。 展开更多

关键词 直线驱动器 压电元件 一体化

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压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究 被引量：2

9

作者 袁晓洲 周文 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期195-198,共4页

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2... 基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。 展开更多

关键词 双晶片 直线驱动器 阵列 准静态

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肠道无创诊疗系统的微型直线驱动器技术 被引量：1

10

作者 叶东东 颜国正 王坤东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期337-340,共4页

介绍了一种新型仿蚯蚓蠕动微型机器人直线驱动器的结构,建立了微型直线驱动器有限元模型,根据有限元模态分析结果设计并优化了微型直线驱动器,避免了系统共振的产生.建立了该微型直线驱动器的数学模型,并进行了动力学分析.仿真和实验表... 介绍了一种新型仿蚯蚓蠕动微型机器人直线驱动器的结构,建立了微型直线驱动器有限元模型,根据有限元模态分析结果设计并优化了微型直线驱动器,避免了系统共振的产生.建立了该微型直线驱动器的数学模型,并进行了动力学分析.仿真和实验表明,该微型直线驱动器的阶跃响应时间短,受负载变化影响小,在额定电压工作时驱动力达可到2.55N,温升在36℃以下.研究结果为仿蚯蚓蠕动机器人在人体肠道运行的安全性和可行性提供了理论基础. 展开更多

关键词 直线驱动器 蠕动机器人 有限元 动力学

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井下振动采油装置直线驱动器的仿真设计 被引量：1

11

作者 侯勇俊 周然 +1 位作者 龙小康 符运豪 《石油机械》 2016年第1期92-96,111,共6页

为了使因各种杂质堵塞而产量下降甚至停产的油井恢复产油,设计了新型井下振动装置,通过井下振动装置产生的振动作用于油层,提高原油采收率。基于磁阻最小化理论,对井下振动装置直线驱动器进行了结构设计。通过仿真软件对各式结构进行磁... 为了使因各种杂质堵塞而产量下降甚至停产的油井恢复产油,设计了新型井下振动装置,通过井下振动装置产生的振动作用于油层,提高原油采收率。基于磁阻最小化理论,对井下振动装置直线驱动器进行了结构设计。通过仿真软件对各式结构进行磁场分析,并在此基础上对结构和通电线圈做了设计与分析,使设计的结构漏磁小、轴向和径向上磁感应强度均匀、电磁驱动力波动小,效率高。最后在设计的结构基础上,建立了井下振动装置动力学模型,并推导出了其电磁驱动力和输出位移的计算公式。当驱动电流正弦变化时,电磁驱动力和直线驱动器的输出也是正弦变化,且其频率相同。 展开更多

关键词 振动采油装置 直线驱动器 磁阻最小化理论 磁感应强度 电磁驱动力

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MSM原理及其在直线驱动器上的应用

12

作者 张庆新 王凤翔 +2 位作者 吴新杰 井路生 李文君 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期458-460,共3页

磁控形状记忆合金(M SM)是一种新型功能材料,具有形变量大和机电能量转换效率高的特点。该文首先介绍了M SM在磁场作用下的形变机理,并测得在0.4 T的磁场下其自由形变率可达3.6%。然后分析利用仿生学蠕动原理将M SM小步距的位移累加形... 磁控形状记忆合金(M SM)是一种新型功能材料,具有形变量大和机电能量转换效率高的特点。该文首先介绍了M SM在磁场作用下的形变机理,并测得在0.4 T的磁场下其自由形变率可达3.6%。然后分析利用仿生学蠕动原理将M SM小步距的位移累加形成直线驱动器所需要的大行程的工作原理,设计出了M SM直线驱动器及其控制系统,最后给出了样机的实验结果。 展开更多

关键词 磁控形状记忆合金(MSM) 直线驱动器 蠕动 设计

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新型微直线驱动器的设计和控制

13

作者 姜力 蔡鹤皋 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1439-1442,共4页

为减小机器人灵巧手的尺寸,提高其性能,研究了一种新型的集成式微直线驱动器.该驱动器将微型无刷直流电机、旋转—直线转换和减速机构融为一体,并且具有直线位置检测、电机位置检测和极限位置检测等多种感知功能,体积小,输出力大.基于DS... 为减小机器人灵巧手的尺寸,提高其性能,研究了一种新型的集成式微直线驱动器.该驱动器将微型无刷直流电机、旋转—直线转换和减速机构融为一体,并且具有直线位置检测、电机位置检测和极限位置检测等多种感知功能,体积小,输出力大.基于DS1103控制板,建立了驱动器的控制系统.基于多种位置传感信息,利用PID控制,实现了驱动器的轨迹跟踪.该驱动器及其控制系统已经成功地用于HIT灵巧手. 展开更多

关键词 微型直线驱动器 无刷直流电机 位置控制

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超磁致微位移直线驱动器 被引量：5

14

作者 曹志彤 何国光 陈宏平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第5期358-361,共4页

超磁致材料 Tbx Dy1 - x Fey(GMM)是 A.E.Clark于 70年代发现的新型稀土—铁系功能材料。近几年来 ,作为高科技功能材料得到了迅速发展 ,这种材料由于具有很大的室温超磁致伸缩应变量 ,高的电 (磁 )能 -机械能转换率 ,高能量密度 ,伸缩... 超磁致材料 Tbx Dy1 - x Fey(GMM)是 A.E.Clark于 70年代发现的新型稀土—铁系功能材料。近几年来 ,作为高科技功能材料得到了迅速发展 ,这种材料由于具有很大的室温超磁致伸缩应变量 ,高的电 (磁 )能 -机械能转换率 ,高能量密度 ,伸缩应力大 ,机械响应快等优异特性 ,因而有着广泛的应用前景。该文设计了一种高出力、快响应、可控性好的超磁致微位移直线驱动器。文中对超磁致微位移直线驱动机理进行了探讨 ,并在 MATL AB平台上 ,以有限元分析 (FEM)为基础研制了 CAD软件 。 展开更多

关键词 超磁致材料 GMM 直线位移驱动器 微机电系统 MEMS

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惯性式超磁致伸缩直线驱动器建模与实验 被引量：4

15

作者 周景涛 何忠波 +1 位作者 刘国平 柏果 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期3350-3358,共9页

为了满足大行程、高精度直线位移的需求,根据尺蠖运动原理,设计出一种惯性冲击式超磁致伸缩直线驱动器,通过对激励线圈施加锯齿波信号,可以实现步进式累积位移运动。根据电压定律、磁阻理论和动力学理论,以磁路模型、标准平方模型和J-A... 为了满足大行程、高精度直线位移的需求,根据尺蠖运动原理,设计出一种惯性冲击式超磁致伸缩直线驱动器,通过对激励线圈施加锯齿波信号,可以实现步进式累积位移运动。根据电压定律、磁阻理论和动力学理论,以磁路模型、标准平方模型和J-A模型为基础,建立系统的位移模型。搭建实验平台,对设计的样机进行实验测试。模拟和实验结果表明:驱动器的平均最小和最大单步位移为2.41mm和7.49mm,最大工作频率为60Hz;柔性铰链两端位移的实验值曲线和模拟值曲线基本吻合;在工作电压3~9V范围内,系统输出位移的实验值和模拟值最大相对误差为6.48%。 展开更多

关键词 直线驱动器 惯性式 超磁致伸缩 步进运动 位移模型

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精密直线压电驱动器的设计与研究 被引量：2

16

作者 连安志 曹蕾蕾 宋绪丁 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期921-924,共4页

针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS... 针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS对主要部件进行有限元分析。本驱动器采用特有柔性铰链结构和柔性箝位片设计结构,可实现双向移动和输出位移不受限,有效弥补了现有驱动器的一些不足,实用价值较高,有望在微驱动领域推广与应用。 展开更多

关键词 压电陶瓷堆 精密直线驱动器 柔性铰链 箝位机构 有限元分析

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新型压电叠堆式步进直线精密驱动器设计

17

作者 苏江 刘鹏 杨志刚 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第3期383-386,共4页

提出了以压电叠堆作为驱动源的新型步进直线精密驱动器,分析了步进直线驱动器的工作原理,设计步进直线驱动器结构及其控制电压波形。为减少驱动器部件间摩擦,构建了滚动直线滑轨与驱动器结合的结构模型。制作了步进直线精密驱动器样机,... 提出了以压电叠堆作为驱动源的新型步进直线精密驱动器,分析了步进直线驱动器的工作原理,设计步进直线驱动器结构及其控制电压波形。为减少驱动器部件间摩擦,构建了滚动直线滑轨与驱动器结合的结构模型。制作了步进直线精密驱动器样机,并对样机进行实验测试,实验结果表明,驱动器的最小步距为0.05μm,最高运行速度为610μm/s,且运动性能稳定。 展开更多

关键词 步进直线驱动器 压电叠堆 滚动直线导轨 步距

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直线电磁驱动串并联阵列人工肌肉设计研究 被引量：5

18

作者 李靖 秦现生 +1 位作者 张雪峰 王战玺 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期883-887,共5页

在分析动物骨骼肌的结构和运动形式的基础上,设计了基于电磁力的类肌肉肌纤维多肌小节串并联构成的阵列式人工肌肉。首先对构成人工肌肉的驱动器进行了性能对比,而后对类肌小节驱动器电磁场进行了有限元仿真分析,并完成了样机制作、不... 在分析动物骨骼肌的结构和运动形式的基础上,设计了基于电磁力的类肌肉肌纤维多肌小节串并联构成的阵列式人工肌肉。首先对构成人工肌肉的驱动器进行了性能对比,而后对类肌小节驱动器电磁场进行了有限元仿真分析,并完成了样机制作、不同负载及不同控制策略的多组开闭环实验测试。通过分析样机实验数据可知,该方案具有响应速度高、体积小、质量小、加速度高等特点。 展开更多

关键词 人工肌肉 串并联阵列 直线驱动器 电磁

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一种新型伺服阀驱动器的设计与仿真 被引量：2

19

作者 涂福泉 毛阳 刘小双 《机床与液压》 北大核心 2014年第13期154-156,共3页

MSMA是一种新型的功能材料,具有较大的应变和可控性位移。基于磁控形状记忆合金(MSMA)的磁控特性和形状变化机制,设计出了新型直线伺服阀驱动器。该执行机构使用弹簧恢复其变形,采用直流线圈产生偏置磁场和应用交流线圈提供可控磁场。... MSMA是一种新型的功能材料,具有较大的应变和可控性位移。基于磁控形状记忆合金(MSMA)的磁控特性和形状变化机制,设计出了新型直线伺服阀驱动器。该执行机构使用弹簧恢复其变形,采用直流线圈产生偏置磁场和应用交流线圈提供可控磁场。通过对先导型伺服阀进行简化及建模,不考虑磁滞等影响,使用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真,并通过合理的参数设计,得到系统bode图和系统输出位移曲线图,验证了新型伺服阀驱动器结构设计的合理性。 展开更多

关键词 伺服阀 MSMA材料 直线驱动器 励磁绕组 偏置磁场 数值模拟

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基于F-P腔的压电陶瓷直线驱动研究 被引量：1

20

作者 傅海威 平凯 +1 位作者 乔学光 刘颖刚 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第2期226-228,233,共4页

提出一种新的直线驱动压电陶瓷的方法。通过压电陶瓷对可调谐法布里-珀罗(F-P)腔进行驱动,从而改变F-P腔的透射光波长,使用光栅阵列对透射光波长进行定位,找出压电陶瓷的电压-位移特性曲线,并对此曲线取反函数作为新的驱动电压曲线,使... 提出一种新的直线驱动压电陶瓷的方法。通过压电陶瓷对可调谐法布里-珀罗(F-P)腔进行驱动,从而改变F-P腔的透射光波长,使用光栅阵列对透射光波长进行定位,找出压电陶瓷的电压-位移特性曲线,并对此曲线取反函数作为新的驱动电压曲线,使压电陶瓷能得到直线驱动。最后使用了F-P腔对这种方法驱动的压电陶瓷运动曲线进行了测试,结果表明,使用这种驱动方法的压电陶瓷运动曲线与曲线起点到终点的直线方差的积分为393.78,而使用三角波电压驱动的压电陶瓷运动曲线与曲线起点到终点的直线方差的积分为44 554.65,可见这种方法使线性程度得到提高。 展开更多

关键词 压电陶瓷 F-P腔 直线驱动器

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