高精度超磁致伸縮驅動器熱變形控制新方法的研究

《高精度超磁致伸縮驅動器熱變形控制新方法的研究》是依託浙江大學，由鄔義傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高精度超磁致伸縮驅動器熱變形控制新方法的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：鄔義傑
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目針對高精度超磁致伸縮驅動器熱變形控制難題，建立一種基於相變水冷複合溫控原理的超磁致伸縮驅動器熱變形控制新方法。提出相變水冷複合恆溫構件的新概念及綜合利用相變材料潛熱特性和強制水冷對流換熱特點實現該構件的新構思；研究超磁致伸縮驅動器熱特性；建立機電磁熱多場耦合模型；研究相變水冷複合恆溫構件相變材料選配方法、熱傳導模型、溫度場數值模擬技術和多目標最佳化方法；建立一套相變水冷複合恆溫構件的最佳化設計理論和實現技術，以期為研究開發高精度超磁致伸縮驅動器提供關鍵技術。.可見，開展本項目的研究不僅可為解決超磁致伸縮驅動器熱變形控制難題提供一條新的途徑，有力地促進我國超磁致伸縮驅動器工作精度的提高，有效推動我國微驅動技術的發展，並對精密加工、精密測量、精密隔振、空天飛行器自主控制、微機器人、生物細胞操作及微機電系統裝配等尖端領域的發展具有重要意義。

結題摘要

新型超磁致伸縮智慧型材料在大行程、大功率、低電壓驅動等方面具有顯著的優越性。本項目針對高精度超磁致伸縮驅動器熱變形控制難題，開展了超磁致伸縮驅動器熱變形控制新方法研究，提出相變水冷複合恆溫構件的新概念及綜合利用相變材料潛熱特性和強制水冷對流換熱特點實現該構件的新構思， 研究超磁致伸縮驅動器熱特性，建立揭示其機電磁之間耦合關係的多場耦合計算模型；提出超磁致伸縮驅動器GMA熱變形控制簡化強制水冷相變和直接液體冷卻溫控方法，建立了流-固耦合傳熱模型和全閉環串級溫度控制策略，並研製了其溫控模擬試驗裝置；構建了基於遺傳算法的嵌入式超磁致伸縮驅動器GMA多目標最佳化設計模型；提出一種基於正交建模的智慧型空間柔順構件多目標最佳化方法；建立了用於異形孔精密加工的超磁致伸縮構件微位移線性化遲滯建模和滑模控制方法，並基於線圈阻抗動態測量原理提出了GMM變磁導率自感測模型。在此基礎上，以非圓複雜型面精密加工微進給驅動為套用背景，根據上述最佳化設計方法，設計製作了非圓加工微進給驅動GMA，構建了基於虛擬儀器技術的高精度超磁致伸縮驅動器GMA綜合特性測控實驗平台，並通過機電磁熱靜動態特性測試實驗驗證了所建模型和方法的有效性，該綜合特性測控平台的建立為超磁致伸縮驅動器的性能分析提供了基礎實驗裝備。本項目研究已圓滿完成項目所要求的研究目標，已發表論文15篇，其中SCI收錄1篇，EI收錄8篇；共申請專利9項，已授權7項，其中發明專利授權4項；實用新型專利授權3項。相關研究成果既可為研究開發高精度超磁致伸縮驅動器提供關鍵技術，又可為後續研究提供重要的理論基礎。